Molecular Targets and Therapeutics Center

Fehlgeleitete Signalprozesse sind Auslöser und Beschleuniger der meisten menschlichen Krankheiten. Nur ein tiefgehendes Verständnis aller biologischen Einzelheiten ist die Voraussetzung für die Entwicklung innovativer und hochwirksamer therapeutischer Ansätze von schweren und kostenintensiven Krankheiten wie Allergien, Autoimmunerkrankungen, und Krebserkrankungen. Ein besonders über Krankheit, Gesundung und Tod entscheidender Signalweg ist die Ferroptose, bei der über den Eisenstoffwechsel der Zelltod für entartete Zellen programmiert wird. Wenn es möglich ist den Zelltod mittels Ferroptose gezielt zu steuern, so besteht die Möglichkeit Krebserkankungen und auch Erkrankungen anderen Ursprungs zu heilen.

Die Epigenetik untersucht welche Faktoren die Aktivität einzelner Gene - und damit die Entwicklung einer Zelle und auch deren Tochterzellen – festlegt. Am MTTC werden die Mechanismen untersucht, die der generationenübergreifenden Vererbung aufgrund von Stoffwechsel- oder Umwelteinflüssen (z.B. fettreiche Ernährung) unterliegen (also nicht Veränderungen am Erbgut selbst). Im Bereich der posttranskriptionellen Genregulation sind lange nicht-kodierendeRNAs und RNA-bindende Proteine interessante neue Zielstrukturen für Medikamente. Um innovative therapeutische Ansätze zu entwickeln, werden neue Ansätze angewandt, die integrative Strukturbiologie mit chemischem Sonden kombinieren, um lange nicht-kodierendeRNAs und große RNA-Strukturen sowie Protein/RNA-Interaktionen in Protein-RNA-Komplexen zu untersuchen.

Die integrative Strukturbiologie umfasst eine ganze Reihe von biophysikalischen Methoden mit denen die Struktur aller Makromoleküle des menschlichen Körpers sowie deren Fähigkeit diese zu verändern und ihre wechselseitige Beeinflussung dargestellt werden können. Haupttechniken sind dabei die Röntgenstrukturanalyse, die Kernresonanzspektroskopie und die Kryoelektronenmikroskopie. Keine dieser Techniken allein ist in der Lage ganze Komplexe von Makromolekülen aufzuklären, aber im Zusammenspiel erhält man ein sehr genaues Bild wie diese riesigen Moleküle aussehen, sich verändern und zusammenarbeiten können und auch wo sich auf diesen Molekülen Stellen als Angriffspunkte für Medikamente anbieten. Die umfassende Kenntnis wie Makromoleküle (Proteine, RNA und DNA) aussehen und in Komplexen zusammenwirken ist unerlässlich um Fehler in biologischen Prozessen und damit die Ursachen von Krankheiten aufzuspüren und Medikamente gegen diese Krankheiten entwickeln zu können. Darüberhinaus können mit den genannten strukturbiologischen Methoden auch die Wirkung von Arzneistoffen auf diese Molekülkomplexe getestet und im Bedarfsfall verbessert werden.

Über einen langen Zeitraum hinweg wurden Medikamente entwickelt, indem große, bereits bekannte Substanzbibliotheken in Serientests auf ihre Wirkung hinsichtlich bestimmter Krankheitsbilder untersucht wurden. In jüngster Zeit wird jedoch vermehrt versucht, Andockstellen auf Oberflächen von Makromolekülen bzw. Kontaktflächen von großen Molekülkomplexen zu identifizieren und kleine Moleküle zu konstruieren, die diese Proteine oder deren Wechselwirkung beeinflussen und somit als Medikamente dienen. Für das optimale Design eines Medikaments, seine Bioverfügbarkeit und die Reduzierung von Nebenwirkungen ist eine genaue Kenntnis der biologischen Prozesse, die bei der jeweiligen Krankheit gestört sind, erforderlich.

Nicht zuletzt die Corona-Pandemie hat gezeigt, wie anfällig unser Immunsystem gegen virale Angriffe ist. Doch nicht nur Angriffe von außen schaden unserem Immunsystem; Unser eigener Körper kann sich auch gegen das Immunsystem wenden und eine Autoimmunität gegen bestimmte körpereigene Moleküle und damit verbundene Krankheiten auslösen. Am MTTC werden Antikörper, Impfstoffe und andere Therapien gegen gefährliche Viruserkrankungen wie Hepatitis-B-Virus, Epstein-Barr-Virus oder Herpesviren, aber auch gegen Autoimmunerkrankungen wie Krebs entwickelt und in die klinische Erprobung gebracht.