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Neue Möglichkeiten beim Hochdurchsatz-Screening

Wirkstoffforschung ist arbeits-, kosten- und vor allem zeitaufwändig. Da jedoch großer medizinischer Bedarf an wirksamen Medikamenten besteht, sind neue Methoden der Wirkstoffforschung gefragt.
Neue Möglichkeiten beim Hochdurchsatz-Screening
Herkömmliche Screening-Methoden sind langsam und behindern die Medikamentenentwicklung, was zu ineffektiven Therapien, Komplikationen durch Über- oder Unterdosierung und höheren Kosten für die Gesundheitssysteme führt. Der US-amerikanischen Behörde für Lebensmittel- und Arzneimittelsicherheit FDA zufolge liegt die Zulassungsrate von Wirkstoffkandidaten, die die klinische Testphase erreichen, nur bei rund 8 %, was verdeutlicht, wie wichtig ein schnelleres und effektiveres Wirkstoff-Screening ist.

Um das Screening potenzieller Wirkstoffe zu beschleunigen, entwickelte das EU-finanzierte Projekt FUNSTAR CAPSULE (Functional nanostar encapsulated nanocapsule for cell-based high-throughput drug screening) eine neue Methode mit kolorimetrischer Ablesung. Anhand des Aggregatzustands von Gold-Nanopartikeln (NP) kann so das Screening von Medikamenten gegen Krebs, Epilepsie, Glaukom, AIDS wie auch von Sphingomyelinase-Inhibitoren vereinfacht werden. Letztere ist ein Enzym, das an der Entstehung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen und der Niemann-Pick-Krankheit beteiligt ist.

Für das Screening wurde eine neue intelligente Strategie entwickelt, die mit synthetischen Sonden und einem enzymatischen kolorimetrischen Assay arbeitet. Zunächst wurden geeignete Liganden hergestellt, die an das Target binden, um sie dann mit Chromophor zu markieren. Bindungskinetik und Thermodynamik der Liganden wurden mittels Oberflächenplasmonresonanz, isothermer Titrationskalorimetrie und UV-Vis-Spektroskopie ermittelt. Wirkstoffe mit höherer Bindungsaffinität zum Zielprotein erzeugen dabei einen Farbumschlag von rot nach blau. Bei der nachweislich sehr robusten Methode sind die inhibitorischen Konzentrationen auf die Bindungsaffinitäten abgestimmt.

Nachdem die Methode leicht angepasst wurde, eignet sie sich auch für das Screening von SMase-Inhibitoren. Die Forscher entwickelten Liposomvesikel, die das natürliche Substrat des Enzyms enthalten. Beim Zerfall der Vesikel wird dieses freigesetzt und es kommt zur Aggregation der Gold-NP und damit zum Farbumschlag.

Die NP-Methode von FUNSTAR CAPSULE ist Basis eines effizienten und schnellen Farbtests für das Screening von Wirkstoffkandidaten. Da die Methode einfach, sensitiv und zeitsparend ist, könnte dies die Wirkstoffforschung deutlich voranbringen.

Verwandte Informationen

Fachgebiete

Life Sciences

Schlüsselwörter

Wirkstoffforschung, Nanopartikel, Krebs, Inhibitor, Sphingomyelinase, kolorimetrisch
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