Tuberkulose – Wirkstoffe im MycPermCheck testen

Die Suche nach neuen Medikamenten gegen Tuberkulose dürfte künftig einfacher werden – dank des neuen Modells MycPermCheck, das an der Universität Würzburg entwickelt wurde. Mycobacterium tuberculosis unterscheidet sich von vielen anderen Bakterien dadurch, dass es eine besonders dicke Zellwand besitzt. "An der dicken Zellwand der Mykobakterien scheitern viele Wirkstoffe, die eigentlich hoch effektiv sein könnten", erklärt Prof. Christoph Sotriffer, Würzburg. Wegen dieser Barriere erreichen die Arzneistoffe ihr Ziel – das Innere der Bakterien – entweder gar nicht oder nur in so geringer Konzentration, dass sie nicht mehr wirken. Welche Voraussetzungen muss ein Wirkstoff erfüllen, damit er durch die Zellwand des Tuberkulose-Erregers hindurchkommt? Pharmazeuten und Bioinformatiker aus Würzburg lieferten nun erstmals Antworten und publizierten die Ergebnisse Anfang 2013 in der Fachzeitschrift "Bioinformatics".

Die Forscher haben für ihre Studie 3815 Substanzen, die gegen Mykobakterien wirksam sind, mit zahlreichen nicht wirksamen oder zufällig ausgewählten Substanzen verglichen. Durch ihre Analysen identifizierten sie einige physikalisch-chemische Eigenschaften, mit denen sich gut prognostizieren lässt, ob ein Molekül die Zellwand des Krankheitserregers durchdringen kann oder nicht. Das sind zum Beispiel Eigenschaften wie die Größe der wasserabweisenden Oberfläche oder die Anzahl der Stellen, an denen Wasserstoffbrücken entstehen können.

Aus ihren Erkenntnissen haben die Forscher das statistische Modell "MycPermCheck" entwickelt. Mit diesem lässt sich abschätzen, mit welcher Wahrscheinlichkeit organische Moleküle bis zu einer relativen Molekülmasse von etwa 500 die Zellwand von Mykobakterien überwinden und ihre Wirkung im Bakterium entfalten können.

"Mit MycPermCheck ist es möglich, die Suche nach Wirkstoffen gegen Mykobakterien auf genau die chemischen Verbindungen zu fokussieren, die mit hoher Wahrscheinlichkeit in das Bakterium eindringen können", sagt Sotriffer. Damit ließen sich virtuelle und experimentelle Screenings effizienter und zielgerichteter durchführen. Mit dem Modell kann man auch prüfen, ob neu entworfene Substanzen die gewünschten Eigenschaften besitzen. "Ist das nicht der Fall, kann versucht werden, dies durch ein gezieltes molekulares Design zu erreichen", so Sotriffer. Jedoch ist MycPermCheck kein Verfahren, mit dem sich die Durchlässigkeit der bakteriellen Zellwand exakt berechnen lässt.

MycPermCheck lässt sich als kostenloser Webservice auf der Homepage der Arbeitsgruppe Sotriffer frei nutzen: www.mycpermcheck.aksotriffer.pharmazie.uni-wuerzburg.de

Nach einer Pressemitteilung der Julius-Maximilians-Universität Würzburg