Geheimnisvolle Transporter

Wie schafft es ein Medikament in die Zelle? Es nutzt die zelleigenen Beförderungsmittel. Diesen vielfach unerforschten Transporterproteinen geht ein internationales EU-Projekt mit Beteiligung von Gerhard F. Ecker von der Fakultät für Lebenswissenschaften der Universität Wien auf den Grund.

Transporterproteine sitzen in der Zellmembran und sind weit mehr als nur Vehikel für Arzneistoffe. Während die einen in die Zelle befördern, was diese zum Leben braucht, fungieren die anderen als zelluläre Müllabfuhr. Sie entsorgen Abfallstoffe, die im Zellstoffwechsel produziert werden.

Für unterschiedliche Stoffe existieren im menschlichen Körper jeweils eigene Beförderungsmittel. Aber mehr als die Hälfte der rund 460 unterschiedlichen Transporterproteine sind bis dato unerforscht. Welche Stoffe sie transportieren, ist vielfach völlig unbekannt. "Die Transporter gehören zu den letzten großen weißen Flecken der pharmazeutischen Wissenschaft", erklärt Gerhard F. Ecker vom Department für Pharmazeutische Chemie der Uni Wien. Dabei sind sie nicht nur für den Zellstoffwechsel im gesunden Körper wesentlich, sondern auch für die Entwicklung von Medikamenten.

Transporter für die Therapie

Schon heute werden sie für die Therapie unterschiedlichster Krankheiten genutzt. "Antidepressiva blockieren den Serotonintransport ins Zellinnere und erhöhen somit die Konzentration von Serotonin, eines der sogenannten Glückshormone, an den Nervenenden", so der Wissenschafter. Einige Arzneistoffe geben sich als Aminosäuren aus, um Transporter zu überlisten und mit ihrer Hilfe die Blut-Hirn-Schranke, also den physiologischen Wächter der Hirnzellen, zu überwinden.

Andere Proteine können eine Heilung beeinträchtigen, so dass eine Blockade notwendig wird. "Resistente Krebszellen nutzen sie, um sich Tumorwirkstoffen zu entledigen. Ohne chemischen Eingriff in den Transportkreislauf bleiben die Medikamente wirkungslos", betont Ecker. Auch bei Diabetes schalten Arzneien zellinterne Beförderungsmittel aus – nämlich genau jene in der Niere, die Zuckermoleküle aus dem Harn filtern. Während dieser Vorgang bei gesunden Menschen sinnvoll ist, da der Zucker so vom Körper verwertet werden kann, gilt dies nicht bei DiabetikerInnen. Ihr Blutzuckerspiegel lässt sich senken, wenn die Transporter deaktiviert werden.

Gerhard F. Ecker (Mitte) mit seinem Team. V.l.n.r.: Jakob Hager, Claire Colas, Michael Viereck, Daniela Digles, Riccardo Martini, Florentina Troger und Barbara Füzi. Gemeinsam bereiten sie verfügbare Daten zu jenen Transportern auf, die der Wissenschaft bisher noch Rätsel aufgeben. (© Universität Wien)

Gemeinsam Grundlagen erarbeiten

Die Transporter stehen daher im Mittelpunkt des hochkarätig besetzten internationalen EU-Projekts "RESOLUTE", an dem mit einer Projektgruppe um Gerhard F. Ecker auch die Universität Wien beteiligt ist. Das Besondere an diesem und anderen Projekten der Innovative Medicines Initiative (IMI) im Rahmen des Horizon 2020-Programms der EU ist die enge Verknüpfung von Universitäten mit dem Privatsektor.

Neben Forschungseinrichtungen und Universitäten aus Leiden, Oxford, Manchester oder Heidelberg, die durch das Programm finanziert werden, sind auch sechs der 50 führenden Pharmaunternehmen mit Sitz in Europa eingebunden. Gemeinsam betreiben sie Grundlagenforschung zu den Transporterproteinen. Diese werfen viele bisher ungelöste Fragen auf, die es für zukünftige Entwicklungen von Medikamenten zu lösen gilt.

72 Proteine voller Geheimnisse

Eine weitergehende Forschung an den Transportern verspricht neue Ansätze für die Entwicklung von Heilmitteln, die zukünftig etwa bei Krankheiten wie Alzheimer oder Krebs zum Einsatz kommen können. In den kommenden fünf Jahren untersuchen die RESOLUTE-ForscherInnen 72 dieser Proteine, über deren Funktionsweise die Wissenschaft bis heute nichts oder wenig weiß.

Gerhard F. Ecker setzt sich für den Nachwuchs in der Arzneimittelforschung ein. Er leitet das aktuell erfolgreich verlängerte Doktoratskolleg "Molekulare Arzneistoff-Targets" (MolTag).
Ab sofort schreibt MolTag neue Stellen aus.
Im Fokus des DKs stehen u.a. die Entwicklung neuer Arzneistoffe, die Interaktion von Arznei- und Naturstoffen mit Proteinen oder die Ausschaltung von Nebenwirkungen. DoktorandInnen profitieren von mehr als 50 verschiedenen experimentellen Techniken aus den Lebens- und Naturwissenschaften sowie der Medizin. (© Danzl Lab)

Begonnen wird zunächst mit zehn von ihnen, zu deren Auswahl insbesondere Gerhard F. Ecker mit seinem Team beigetragen hat. Gemeinsam mit den NachwuchsforscherInnen Jakob Hager, Claire Colas, Michael Viereck, Daniela Digles, Riccardo Martini, Florentina Troger und Barbara Füzi hat er eine Prioritätenliste erstellt. Erforscht werden zunächst all jene Transporter, die besonders vielversprechend sind und an deren Beispiel die Projektmethoden überprüft werden können.

Wissen öffentlich machen

Die Aufgabe der Forschungsgruppe ist es, die bereits heute öffentlich zugänglichen Daten zu Transportern zu analysieren und in einer Datenbank zu verknüpfen, so dass sie über Suchanfragen schnell für die ProjektpartnerInnen verfügbar werden. "Jede Pharmafirma hat dieses Problem", erläutert der Wissenschafter. "Sie muss im Auge behalten, was bekannt ist und mit den intern gewonnenen Daten abgleichen. Im Projekt führen wir all dieses Wissen zusammen."

Die während der Projektlaufzeit gesammelten Daten werden anschließend der Öffentlichkeit zugänglich gemacht. Damit leistet RESOLUTE nicht nur zu aktuellen, sondern auch zu zukünftigen Forschungen an Transporterproteinen einen wesentlichen Beitrag. (jr)

Der Einsatz von Gerhard F. Ecker und seinem Team für die Open Access-Bereitstellung von wissenschaftlichen Daten hat Kontinuität. Bereits im Projekt "Open Phacts" (Laufzeit 2011-2016) trug er zur Entwicklung einer innovativen Plattform bei, die öffentlich zugängliche Daten für die Arzneimittelforschung nutzbar machte (zum Artikel in uni:view).

Das Projekt "Research Empowerment on Solute Carriers" (RESOLUTE) wird durch das Horizon 2020-Programm der Europäischen Kommission im Rahmen der Innovative Medicines Initiative (IMI) gefördert und läuft von Juli 2018 bis Juni 2023. Die Universität Wien ist mit einer Projektgruppe unter der Leitung von Univ.-Prof. Mag. Dr. Gerhard F. Ecker am Department für Pharmazeutische Chemie der Fakultät für Lebenswissenschaften der Universität Wien als Projektpartnerin beteiligt. Das Projekt, das vom Research Center for Molecular Medicine (CeMM) in Wien koordiniert wird, vereinigt ForscherInnen aus sechs europäischen Forschungseinrichtungen, einem KMU und sechs Pharmafirmen mit Sitz in Europa.