Screeningverfahren Schneller zum Wirkstoff gegen Pilze

Redakteur: Gabriele Ilg

Mit einem neuen, automatisierten Screeningverfahren suchen Forscher am Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB nach spezifischen und verträglichen Wirkstoffen.

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Etwa die Hälfte aller Menschen beherbergt den Hefepilz Candida albicans im Körper. Im Allgemeinen hält das Immunsystem die oft lästigen Untermieter in Schach. Dennoch werden pathogenen Pilzen allein in Deutschland mehrere Tausend Todesfälle pro Jahr angelastet – Tendenz steigend. Insbesondere immungeschwächte Chemotherapie-Patienten oder Empfänger von Transplantaten sind von den lebensgefährlichen Mykosen, also aggressiven Pilzinfektionen, betroffen. Die bisherigen Präparate sind häufig wenig spezifisch und haben zum Teil erhebliche Nebenwirkungen. Zudem werden die Pilze zunehmend resistent gegen die eingesetzten Wirkstoffe.

Forscher am Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB in Stuttgart haben sich daher mit ihrem Industriepartner EMC microcollections in Tübingen auf die beschleunigte Suche nach Verbindungen begeben, die spezifisch gegen den Hefepilz Candida albicans wirken und besser verträglich sind als herkömmliche Antimykotika.

Suche nach Wirkstoffen

Möglich wird die beschleunigte Suche nach antimykotischen Wirkstoffen mit einem neuen zellbasierten Testsystem. Mit diesem Assay haben die Forscher am Fraunhofer IGB eine Substanzbibliothek der EMC microcollections durchsucht, für die das Unternehmen zehntausende potenzieller Wirkstoffverbindungen synthetisiert hat. Mit dem Assay können die Testsubstanzen in nur einem Ansatz gleichzeitig auf antimykotische Wirksamkeit und Verträglichkeit gegenüber menschlichen Zellen untersucht werden.

Funktionsweise des Tests

Der ausgeklügelte Test funktioniert folgendermaßen: In den einzelnen Näpfchen einer Mikrotiterplatte befindet sich zuunterst eine Schicht aus lebenden menschlichen Zellen, die dann mit den zu testenden Substanzen aus der Bibliothek sowie Zellen des krankheitserregenden Pilzes Candida albicans versehen und bei Körpertemperatur inkubiert werden. Die Pilzzellen entfalten so normalerweise sofort ihr ganzes pathogenes Potenzial: Sie bilden fadenförmige Hyphen, dringen in die menschlichen Zellen ein und töten sie. Wenn aber eine Substanz das Wachstum des Pilzes hemmt, bleiben die menschlichen Zellen am Leben.

Damit man das leicht, sicher und schnell erfassen kann, werden die Zellen zusätzlich mit der Vorstufe eines fluoreszierenden Farbstoffes versetzt. Denn nur lebende menschliche Zellen setzen diese zu einem gelben Fluoreszenzfarbstoff um. Bei einem gelben Näpfchen erkennt man so auf einen Blick, dass die menschlichen Zellen vital sind, d.h., die hier getestete Substanz hemmt das Wachstum des Pilzes oder tötet ihn ab, beeinträchtigt aber nicht die menschlichen Zellen.

Teilautomatisiertes Screening

Um Zeit und Kosten zu sparen, haben die Forscher das Screening teilautomatisiert, sodass pro Woche tausende von Substanzen getestet werden können. Auf diese Weise haben die Forscher am Fraunhofer IGB bereits einige vielversprechende antimykotische Verbindungen gefunden, die gegenwärtig auf Patentfähigkeit überprüft werden. Zudem konnten sie in genomweiten Untersuchungen mit Biochips bereits die Targets, also die Zielproteine der Wirksubstanzen, eingrenzen. Um die Wirkung der Substanzen gegen den Pilz nun weiter zu verbessern, modifizieren die EMC-Spezialisten derzeit deren chemische Struktur.

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