Verdrängungswettbewerb - Wirkstoffsuche mit modernsten Techniken

29.10.2003

Wie gut bindet ein potenzieller Wirkstoff an seinen Zielort, z.B. ein Enzym? Bei der Suche nach neuen Pharmaka, aber auch in anderen Bereichen der Biowissenschaften ist die Frage nach der Affinität eines Liganden für seinen Rezeptor von zentraler Bedeutung. Klaus Theodor Wanner und Georg Höfner von der Ludwig-Maximilians-Universität München haben eine neue Methode zur Affinitätsbestimmung entwickelt. Sie beruht auf dem Verdrängungswettbewerb zwischen Liganden und nutzt als instrumentelle Technik die Massenspektrometrie.

Kompetitive Bindungsexperimente sind an sich nichts Neues. Man benötigt einen Marker - einen Liganden, der mit hoher Affinität und Selektivität an die gewünschte Bindungsstelle, das "Target", bindet. Ein zu untersuchender Ligand muss mit dem Marker um das Target konkurrieren: Je höher seine Affinität, desto mehr Ligand und desto weniger Marker wird an den Rezeptor gebunden. Die Menge an gebundenem Marker wird dann quantifiziert. Bisher waren dafür nur Radioaktivitäts- und Fluoreszenz-Methoden empfindlich genug. Der Marker muss dem entsprechend ein radioaktives Isotop (z.B. Tritium, Schwefel-35, Iod-125) oder eine fluoreszierende Gruppe enthalten. Das bedeutet zusätzlichen Syntheseaufwand, Sicherheitsvorkehrungen, Entsorgungsprobleme sowie eine mögliche Beeinträchtigung der Marker-Eigenschaften durch die fluoreszierende Gruppe. Dies kann man sich zukünftig vielleicht ersparen. Denn inzwischen ist auch die Massenspektrometrie (MS) in einen Empfindlichkeitsbereich vorgedrungen, der für Bindungsexperimente ausreicht. Die MS-Variante kommt mit unveränderten, nativen Markern aus - ist also einfach und universell anwendbar.

Für eine kompetitive MS-Bindungsstudie à la Wanner und Höfner werden Rezeptor, nativer Marker und zu untersuchender Ligand zusammen inkubiert. Durch Zentrifugation abgetrennt kann der freie Marker nach Flüssigkeitschromatographie massenspektrometrisch quantifiziert werden. Anders als bei den klassischen Verfahren wird zur Vereinfachung nicht die Menge an gebundenem, sondern an ungebundenem Marker bestimmt. "Tests mit Dopaminrezeptoren und bekannten Liganden brachten eine gute Korrelation mit Affinitätsdaten aus Radioligand-Bindungsexperimenten," sagen Wanner und Höfner. Kompetitive MS-Bindungsstudien sind mehr als eine attraktive Alternative zu den klassischen Verfahren: In einem Screening könnte eine Substanzbibliothek zunächst rasch nach interessanten Liganden durchsucht werden. Die Treffer könnten anschließend vom Rezeptor getrennt und massenspektrometrisch identifiziert werden.

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