25. April - Welt-DNA-Tag
Baku, 25. April, AZERTAC
Am heutigen Welt-DNA-Tag vor 70 Jahren, am 25. April 1953, publizierten James D. Watson und Francis H.C. Crick die Entdeckung der Molekularstruktur der Desoxyribonukleinsäure (DNS; engl. deoxyribonucleic acid, kurz: DNA) in der renommierten Fachzeitschrift Nature. Die Entdeckung der spiralförmig gedrehten Strickleiter, die Doppelhelix mit den Basen-Paaren als Sprossen war bedeutend für die Wissenschaft und ist heute eine ebenso wichtige Grundlage für die Familien- und Ahnenforschung mit Hilfe der DNA geworden.
Entdeckungen und Entschlüsselungen - Als 1962 der Medizin-Nobelpreis an Watson, Crick sowie an Maurice H.F. Wilkins verliehen wurde, hatte dies einen schalen Beigeschmack. Es wurde bekannt, dass Watson und Crick die Konkurrenzsituation zwischen Wilkins und der Röntgen-Kristallographin Rosalind Franklin am Londoner Kings College schamlos ausgenutzt und sich die Ergebnisse der eigentlichen Entdeckerin beschafft hatten; sie starb vier Jahre vor der Nobelpreis-Verleihung - und erhielt keinerlei Ehrung. Der so hoch geehrte James D. Watson ist auch durch rassistische Äußerungen und den Verkauf seiner Nobelpreis-Medaille an einen russischen Oligarchen bekannt geworden.
Die DNA gilt als Bauanleitung für unseren Körper. Molekularbiologisch betrachtet ist sie aber zunächst ein Code, der aus vier Basen besteht. Diesen Code macht sich die medizinische Forschung zunutze: Mit DNA-Sequenzen können Molekülverbindungen kodiert und identifizierbar gemacht werden. Arzneimittelhersteller wie Amgen nutzen diese Möglichkeit, um aus ihrer umfangreichen Wirkstoffsammlung eine DNA-kodierte Bibliothek (DEL, DNA-Encoded Library) zu erstellen. Bei der Arzneimittelentwicklung beschleunigt die DNA-Kodierung die Identifikation von geeigneten Wirkstoffkandidaten.
Ursache für eine Erkrankung ist häufig die Fehlfunktion eines Proteins. Diese abweichende Struktur, das sogenannte Target, steht daher im Fokus der Arzneimittelentwicklung. Ziel ist es, einen Wirkstoff zu finden, der die Fehlfunktion beheben kann. Viele Arzneimittelhersteller arbeiten in der frühen Phase der Arzneimittelentwicklung mit umfangreichen Wirkstoffbibliotheken, in denen sie alle ihnen zur Verfügung stehenden Wirkstoffe aus der Gruppe der niedermolekularen Verbindungen (sog. small molecules) sammeln. Aus der Wirkstoffbibliothek werden in einem ersten Schritt jeweils diejenigen Molekülverbindungen identifiziert, die an das Target andocken können. Sobald eine Auswahl an potenziellen Wirkstoffkandidaten getroffen ist, wird im weiteren Verlauf der Arzneimittelentwicklung geprüft, ob sie auch mit dem Zielprotein interagieren und tatsächlich bei der Behebung der Fehlfunktion, also der Behandlung der Erkrankung, unterstützen können.
Target und Wirkstoff: Auf der Suche nach dem passenden Match - “In den vergangenen 40 Jahren hat Amgen eine Fülle an innovativen Wirkstoffen entwickelt“, sagt Manfred Heinzer, Geschäftsführer der Amgen GmbH. “Unter anderem können wir auf eine einzigartige Bibliothek an niedermolekularen Verbindungen zurückgreifen. Je größer eine Wirkstoffsammlung ist, desto größer ist auch die Chance für ein Match zwischen einem Target und einem potenziellen Wirkstoff. Die DNA-Kodierung hilft uns dabei, die Molekülverbindungen eindeutig kenntlich zu machen und somit vor allem das Verfahren der Wirkstoffsuche zu beschleunigen.“
Adenin, Cytosin, Guanin und Thymin sind die vier Bausteine der DNA. Aus den vier Basen entstehen je nach ihrer Reihenfolge und der Länge der DNA-Sequenz unzählige unterschiedliche Codes. Diese Möglichkeit, die DNA zur Kodierung zu nutzen, verwenden Forscherinnen und Forscher bei DNA-kodierten Bibliotheken. In ihnen wird jede niedermolekulare Verbindung mit einer DNA-Sequenz verknüpft und ist damit eindeutig identifizierbar. Auf der Suche nach einem potenziellen Wirkstoff kann nun die gesamte Bibliothek, das sind Milliarden verschiedener Molekülverbindungen, gleichzeitig geprüft werden. Das spart im Vergleich zu konventionellen Hochdurchsatz-Methoden, bei denen jeder Wirkstoff und seine Wirkung auf das Target einzeln getestet werden muss, sehr viel Zeit. Und die Molekülverbindungen, die an das Target binden konnten, können durch die DNA-Kodierung genau identifiziert werden.
