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Chemische Biologie: Ein chemischer Werkzeugkasten zur Beantwortung biologischer Fragen

Die mittelalterliche Vorgängerin der Chemie war die Alchemie, auch bekannt als „Dienerin der Medizin“. Ausgerechnet jetzt, wo die Grenzen zwischen den wissenschaftlichen Disziplinen immer mehr verwischen, wird diese Beziehung gestärkt. Dieser CORDIS Results Pack zeigt, wie die chemische Biologie Werkzeuge bereitstellt, um die Epidemiologie verschiedener Erkrankungen zu verstehen und wirksamere Arzneimittel zu entwickeln.

Grundlagenforschung
Gesundheit

Der menschliche Körper ist eine raffinierte chemische Maschine – exakt und effizient. Die normale Funktionsfähigkeit sowie Erkrankungen sind eng mit dem Zusammenwirken Hunderter komplizierter chemischer Reaktionen verflochten. Die interdisziplinäre Zusammenarbeit ist unerlässlich, um klare Erkenntnisse über die Funktion des Körpers zu gewinnen und die chemischen Verbindungen zwischen physiologischen und pathologischen Zuständen zu entziffern. Durch die Verbindung der Grundprinzipien beider Disziplinen enthüllt die chemische Biologie wichtige molekulare Strukturen, Methoden und Instrumente, mit denen biologische Prozesse auf chemischer Ebene manipuliert und untersucht werden können. Studien gehen oft Hand in Hand mit disziplinenübergreifenden Bereichen der Chemie: der synthetischen Chemie, analytischen Chemie und physikalischen Chemie.

Der Beitrag der EU zu einer besseren Gesundheit

Die Europäische Kommission unterstützt Forschung und Entwicklung in den Gesundheitstechnologien uneingeschränkt. In ihrem Siebten Rahmenprogramm (RP7) teilte sie Forschungsprojekten mit dem Schwerpunkt in drei zentralen Bereichen mehr als 6 Mrd. EUR zu: „Biotechnologie, generische Instrumente und Medizintechnik für die menschliche Gesundheit“, „Translation von Forschung in menschliche Gesundheit“ und „Optimierung der Gesundheitsfürsorge für europäische Bürgerinnen und Bürger“. Insgesamt erhielten zwischen 2009 und 2013 552 Projekte Finanzmittel. Während des Programms Horizont 2020 (2014 bis 2020) investierte die EU mehr als 7 Mrd. EUR in die gesellschaftliche Herausforderung „Gesundheit, demografischer Wandel und Wohlergehen“, bei dem die translationale Kooperationsforschung im Bereich Gesundheit im Mittelpunkt stand. Insgesamt erhielten 562 Projekte mit Bezug zur chemischen Biologie Finanzmittel. Zwischen 2009 und 2018 wurden etwa 7 % der EU-Projekte mit Bezug zur chemischen Biologie vom europäischen Forschungsrat (ERC) finanziert.

Bahnbrechende EU-Projekte ins Rampenlicht stellen

Dieser CORDIS Results Pack stellt acht Projekte sowie ganz kurz ein laufendes, aber sehr interessantes Vorhaben, das sich noch in seinen ersten Forschungsstufen befindet, vor. Die Projekte bereiteten den Weg für die Entwicklung chemischer Instrumente, die ein besseres Verständnis für eine Vielzahl von Erkrankungen, darunter Krebs, Infektionskrankheiten und neurodegenerative Störungen, ermöglichen. Die Fortschritte wirken sich stark auf die Wirkstoffforschung und -entwicklung aus. Alle Projekte werden vom ERC finanziert. Das laufende Projekt aLzINK hat ein Wirkstoffziel identifiziert, das die Ereignisfolge, die mit der Zeit zu Alzheimer führt, verhindern könnte. Mit einer effektiveren Wirkstoffabgabe im Blick setzte das Projekt BTVI „Prodrugs“ ein, die ihre therapeutische Wirkung offenbaren, wenn sie im Körper in einen pharmakologisch aktiven Wirkstoff umgewandelt werden. Das Projekt demonstrierte die Synthese von Krebsmedikamenten, Vasodilatatoren (Medikamenten, die zur Behandlung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen eingesetzt werden) und antibakteriellen Wirkstoffen, die den Zielgeweben oder -organen zugeführt werden. Mithilfe von Bildgebungsverfahren, insbesondere Fluoreszenztracern, tragen die Projektergebnisse von AUTO NERVE dazu bei, das feine Nervennetz im Umfeld eines Prostatatumors zu erhalten, indem es besser sichtbar erscheint und der Eingriff damit weniger invasiv gestaltet wird. Im Rahmen von INCYPRO entwickelten Forschende eine neue chemische Stabilisierungsstrategie, um Enzyme haltbarer zu machen und ihre Wirkung zu beeinflussen. Ziel ist es, effizientere Wirkstoffe herzustellen. LEGO, ein weiteres Projekt, produzierte synthetische Molekulargerüste, die wie Legosteine aufgebaut sind und die körpereigene Immunabwehr – die Antikörper – umlenken, um Krebszellen anzugreifen. Das Projekt MINIRES entwickelte ein elastisches Material, das biologisches Gewebe nachbildet und als Füllmaterial für die Faltenunterspritzung sowie in der Biomedizin eingesetzt werden kann. Zur Erstellung des Materials wurde ein natürliches Protein (Resilin) mit gummiartigen Eigenschaften modifiziert. Das Projekt NICHOID erstellte derweil synthetische Zellkulturen, um zu untersuchen, wie das Zellschicksal bei der Stammzelldifferenzierung gesteuert wird. Die Ergebnisse können sich für die Gewebereparatur und die regenerative Medizin als nützlich erweisen. In ähnlicher Weise entwickelte REGENERBONE biomimetische Filme mit Eigenschaften zur Knochenregeneration, die weniger starke Nebenwirkungen verursachen als Eigentransplantate. Schließlich entwickelt das laufende Projekt VERDI spezialisierte Nanopartikel zur Bekämpfung von Knochenerkrankungen wie Krebs, Infektionen und Osteoporose.