Revolution im Wirkstoffdesign
Heterozyklen sorgen seit einiger Zeit in der pharmazeutischen Industrie und agrochemischen Produktion für Aufsehen, was vor allem ihrer Eigenschaft zu verdanken ist, Zellwände zu durchdringen – denn an der so genannten Zellmembran scheitern die meisten herkömmlichen chemischen Substanzen. Ist der Transport durch die Zellmembran möglich, können biologisch aktive Substanzen zugeführt werden, um Krankheiten zu heilen, die auf funktionellen Defekten in den Zellen beruhen. Potenzielle Anwendungsbereiche reichen von Autismus bis hin zu Herzkrankheiten, aber auch destruktive Wirkungen können sinnvoll sein wie im Falle von Pflanzenpestiziden. Trotz dieses Potenzials ist ihre Herstellung kompliziert, da Heterozyklen nicht einfach die Summe ihrer Teile sind. Wirkstoffe genau auf das Ziel zuzuschneiden ist eine der größten Herausforderungen im Wirkstoffdesign, und bislang stellte sich die Grundstruktur als ausgesprochen reaktionsträge dar. Heterozyklen verdanken ihren Namen ihrem Inhalt und ihrer Form. Die Moleküle bestehen aus mindestens zwei Atomen (daher der Name hetero), und sie sind ringförmig (aus Kohlenstoff- und Wasserstoffatomen) aufgebaut. Wenn Fluor und Stickstoff hinzugefügt werden, entstehen so genannte fluorierte stickstoffhaltige Heterozyklen. Das EU-finanzierte Projekt Flupyr entwickelte eine Methode, damit der Heterozyklus an Stickstoff und Fluor binden kann, wobei die Ringstruktur so manipuliert wird, dass sie reaktionsfähiger wird. Die Methode basiert auf dem Prinzip, dass Moleküle in verschiedenen Formen existieren, so genannten Isomeren. Mit der Stereochemie, d.h. verschiedenen dreidimensionalen Anordnungen der Bauteile, stehen Biochemikern mehrere Möglichkeiten offen, die Reaktionsfähigkeit zu beschleunigen, denn mit der Form verändern sich auch wesentlich die molekularen Eigenschaften. Das Flupyr-Team entwickelte zwei Herangehensweisen, um die Reaktionsfähigkeit des Atomrings zu verbessern, damit Stickstoff und Fluor an den richtigen Stellen anbinden. Nach einigen Fehlversuchen, in denen die Startersubstanzen nicht die gewünschte Reaktionsfreudigkeit besaßen, gelang die Herstellung beeindruckender 70% des Zielmoleküls. Durch Hinzufügen eines Siliziumatoms und eines zusätzlichen Kohlenstoffrings sei die Herstellung eines einzigartigen neuen Moleküls gelungen, wie es im Forschungsbericht heißt. Nach zwei Jahren Forschung eröffnen sich den Flupyr-Forschern verschiedenste Möglichkeiten zur Herstellung hochreaktiver Startersubstanzen, wobei sie u.a. das Prinzip der Asymmetrie nutzen. Maßgeschneiderte Wirkstoffe könnten eine Vielzahl von Erkrankungen heilen, und Flupyr leistet einen wesentlichen Beitrag, dies so schnell wie möglich zu realisieren.
