Giftige Schnecke Schlüssel zu therapeutischen Molekülen
Kann ein Schmerzmittel so umgearbeitet werden, dass man sich genauer ansehen kann, wie sich die Proteine an die Kommunikationskanäle heften? Forscher aus ganz Europa verwenden modernste Rechentechniken, um ein Schmerzmittel aus dem Protein XEP-018 herzustellen, das im Gift der Conus consors, einer Seeschneckenart vorkommt. Die Studie wurde teilweise über das Projekt ("Applied venomics of the cone snail species Conus consors for the accelerated, cheaper, safer and more ethical production of innovative biomedical drugs") finanziert, das Mittel in Höhe von über 10 Mio. EUR unter dem Themenbereich "Biowissenschaften, Genomik und Biotechnologie im Dienste der Gesundheit" des Sechsten Rahmenprogramms der EU (PR6) erhielt. CONCO brachte 19 Partner aus ganz Europa sowie das J. Craig Venter Institute in den Vereinigten Staaten zusammen, die die giftige Seeschnecke für die Entwicklung neuer therapeutischer Moleküle verwendeten. "Alle Sinne unseres Körpers werden über Neuronen an und von unserem Gehirn übermittelt", wird Dr. Henry Hocking von der Utrecht Universität und Mitglied von CONCO zitiert. "Im Gift der Kegelschnecke befinden sich Peptide, die diesen Kreislauf unterbrechen können. Die Peptide tun dies, indem sie sich an die Öffnungen der Kommunikationskanäle auf dem Muskelgewebe heften, die das Neuronensignal empfangen. Dort funktionieren sie wie ein Stöpsel und es kann kein Signal mehr zum Gehirn übermittelt werden, was dazu führt, dass man den Schmerz nicht mehr spürt." Mithilfe der Nuklearmagnetresonanz (NMR) schufen Dr. Hocking und seine Kollegen eine dreidimensionale Struktur des Proteins XEP-018, ein vielversprechendes Molekül, das von CONCO-Mitgliedern entdeckt und kürzlich von Philippe Favreau, einem Forscher an den Artheris Laboratories in der Schweiz, und Kollegen in der Fachzeitschrift British Journal of Pharmacology beschrieben wurde. Professor Alexandre Bonvin von der Universität Utrecht über die Verwendung der NMR: "NMR ist eine Technik, die die meisten Menschen aus dem Krankenhaus kennen, wo Magnetresonanztomografen verwendet werden. Der Patient wird in ein großes magnetisches Feld geschoben und Bilder von ihm gemacht. Bei der NMR geben wir Proteinmoleküle hinein und bombardieren sie mit elektromagnetischen Wellen. Anstatt Bilder zu machen, messen wir den Abstand zwischen den Atomen. Wenn man alle Abstände zwischen den Atomen kennt, kann man versuchen, ein 3-D-Objekt des Proteins zu konstruieren." Hierbei sei jedoch angemerkt, dass die NMR nicht die 3-D-Struktur dieser Peptide anzeigt. Mithilfe von Berechnungen können die NMR-Daten in eine 3-D-Proteinstruktur umgewandelt werden. Durch Kombination von gLite Middleware, der neusten Generation von Middleware für räumlich verteiltes Rechnen, mit der E-Infrastruktur von WENMR erstellten die Wissenschaftler eine NMR-Analyse des Gitternetzes. Das Projekt WENMR ("A worldwide e-Infrastructure for NMR and structural biology") erhielt Mittel in Höhe von 2,15 Mio. EUR unter dem Themenbereich "Infrastrukturen" des siebten Rahmenprogramms der EU (RP7). "Um die 3-D-Strukturen von Proteinen zu berechnen müssen wir den Prozess mehrere Male wiederholen", wird Professor Bonvin zitiert. "Wir müssen Tausende oder auch Zehntausende von Berechnungen durchführen. Das Ergebnis erhält man innerhalb weniger Stunden. WENMR hat letztes Jahr rund 1,5 Mio. Aufträge durchgeführt, was über 850 Zentralprozessorjahren entspricht (CPU)." Gegenwärtig untersucht das Team in Utrecht, ob es möglich ist, ein spezielles Desktop Grid innerhalb der Universität einzurichten. Damit könnten die Forscher ihre Rechenressourcen noch weiter ausbauen. Ferner bereitet sich das CONCO-Konsortium auf die Erforschung von XEP-018 in klinischen Versuchen vor. "Viele Analoga wurden entwickelt, synthetisiert und getestet. Das Produkt befindet sich gegenwärtig in der vorklinischen Entwicklung zur Behandlung von Dystonie", erklärt Reto Stöcklin, wissenschaftlicher Teamleiter bei CONCO und Vorsitzender der Schweiter SME Atheris Laboratories. "Unser ultimatives Ziel ist die Vermeidung von Injektionen und die Entwicklung eines Medikaments, das jeder einnehmen kann. Durch die Verwendung spezieller Vorrichtungen wie Pflaster oder die Zellen durchdringende Peptide, um das Eindringen der Peptide durch die Haut zu erleichtern, glauben wir, dass XEP-018 gute Erfolgschancen hat." Wie die Forscher betonen liefert die WENMR-Studie den Entwicklern in der globalen Software-Gemeinde die Instrumente zum Austausch von Wissen und zur Förderung einer besseren Zusammenarbeit.Weitere Informationen sind abrufbar unter: CONCO: http://www.conco.eu/index.html WENMR: http://www.wenmr.eu/ Utrecht Universität: http://www.uu.nl/EN/Pages/default.aspx
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