«Türsteher» der Zellen helfen bei Medikamentenentwicklung

Matthias A. Hediger forscht an Transportproteinen, um neue Therapieansätze gegen Krankheiten wie Krebs oder Diabetes zu entwickeln. Er erklärt im Interview das grosse Potenzial dieser Proteine und warum interdisziplinäre Forschungsnetzwerke so wichtig sind.

Interview: Brigit Bucher

«uniaktuell»: Herr Hediger, Sie sind Ko-Autor einer aktuellen Studie in der Fachzeitschrift «Cell». Dabei geht es um das hohe Potenzial von SLCs für die Medikamentenentwicklung. Was sind SLCs und welche Funktion haben sie im Körper?
Prof. Dr. Matthias A. Hediger: SLCs sind Eiweisse, welche sich vor allem in der Membran von Zellen befinden. Die Abkürzung SLC steht für «Solute Carriers». Es ist ein Sammelbegriff für etwa 52 Familien von menschlichen Transportproteinen, sogenannten Carriers. Diese SLC-Proteine transportieren „Solutes“, also organische Moleküle wie Zucker, aber auch Vitamine, Spurenelemente oder Ionen in die Zellen hinein und Abfallprodukte aus den Zellen wieder hinaus. SLCs agieren somit als eigentliche «Türsteher» einer jeden Zelle und entscheiden, welche Stoffe und Substanzen in diese gelangen können und welche nicht.

Welche Rolle spielen die SLCs in der Medikamentenentwicklung?
Die Mehrheit der SLCs interagieren mit Medikamenten und lassen diese in die Zielzellen hinein und auch hinaus. In den letzten Jahren wurde auch gezeigt, dass genetisch defekte SLCs mit menschlichen Krankheiten in Verbindung gebracht werden. Fachleute erachten die SLCs deshalb als Zielproteine für zukünftige Medikamentenentwicklungen für äusserst interessant und erfolgversprechend.

Was fasziniert Sie persönlich an diesen «Türstehern»?

Sie sind aus verschiedenenGründen äusserst attraktiv: Obwohl sie im Körper die Verteilung lebenswichtiger Verbindungen kontrollieren und somit für die gesunde Ernährung und die Funktion des menschlichen Körpers zentral sind, wissen wir noch sehr wenig über ihre Transportmechanismen. Ausserdem sind zahlreiche menschliche Erkrankungen auf eine Fehlfunktion dieser Proteine zurückzuführen. Ihr therapeutisches Potenzial als «Drug Targets», also als Zielproteine für therapeutische Zwecke, ist somit als hoch einzuschätzen. Es bleibt aber heutzutage noch weitgehend ungenutzt. Nicht zuletzt spielen SLCs eine wichtige Rolle bei der Aufnahme, Wirkung und Ausscheidung von Arzneistoffen im menschlichen Körper. Tatsächlich müssen bestimmte Transportproteine in diesem Zusammenhang genau geprüft werden, wenn es darum geht, die Zulassung eines neuen Medikamentes zu beantragen. Um die SLCs in ihrer ganzen Bedeutung erfolgreich erforschen zu können, braucht es internationale Netzwerke und die Zusammenarbeit von Wissenschaft und Industrie. Für mich ist diese Art von interdisziplinärer Forschung äusserst spannend, inspirierend und lohnenswert.

In der publizierten Studie beschreiben Sie die SLCs quasi als einen grossen, ungehobenen Schatz. Warum?

SLCs stellen für uns einen weitgehend unerforschten pharmazeutischen Reichtum dar. Beschrieben werden die 12 SLCs, welche bereits als «Drug-Targets» benutzt werden – so wird etwa ein bestimmtes Transportprotein von Glukose, das in der Niere aktiv ist, gehemmt. Mit diesen sogenannten Hemmern lässt sich nun Typ-2 Diabetes erfolgreich behandeln. Zudem werden zur Behandlung von Depressionen Serotonin-Transporter gehemmt, damit das Serotonin nicht sozusagen in den Zellen «verschwindet», sondern die stimmungserhellende Serotoninwirkung länger erhalten bleibt. Weitere sechs SLCs sind vielversprechende potenzielle Zielproteine für therapeutische Zwecke und werden klinisch getestet, etwa für die Behandlung von Epilepsie.

Wo sehen Sie Nachholbedarf in der Forschung?

Diejenigen SLCs, die bereits als Zielproteine bekannt sind, wurden in der Vergangenheit zwar intensiv erforscht. Dabei handelt es sich vor allem um drei Mitglieder, zum Beispiel um einen Dopamintransporter, der eine Rolle bei Krankheiten wie Parkinson spielt. Im Vergleich zu anderen Membranproteinen sind aber die vielen restlichen SLCs wegen ihrer Komplexität noch zu wenig erforscht, obschon es überhaupt keinen Grund gibt anzunehmen, dass sie therapeutisch weniger geeignet sind als andere Proteine. Unser Wissen über die Rolle der Transportproteine in Krankheiten wie Krebs, Diabetes, Bluthochdruck oder Autoimmunerkrankungen ist deswegen noch sehr unvollständig. Daher ist Grundlagenforschung zur Struktur und Funktion der SLCs unerlässlich, damit sie richtig «ausgeschöpft» werden können.

Sie haben vor fünf Jahren den Nationalen Forschungsschwerpunkt «TransCure» gegründet, welcher vom Schweizerischen Nationalfonds (SNF) unterstützt wird. Inwiefern sind solche Netzwerke von Forschenden wichtig?

Im Begriff «TransCure» steht «Cure» für Heilung und «Trans» für Transportproteine oder translationale Forschung. Ich habe dieses in Bern beheimatete Nationale Forschungsnetzwerk aufgebaut, um verstehen zu können, wie genau SLCs funktionieren, wie sie strukturell aufgebaut sind und wie sie zwecks Medikamententwicklung beeinflusst werden können. Zu diesem Zweck arbeiten Physiologen, Strukturbiologen und Chemiker eng zusammen. Wir betreiben also schweizweit seit Jahren schon erfolgreich Grundlagen- und angewandte Forschung in diesem Bereich. Es braucht aber noch viel mehr: Wie in «Cell» beschrieben, ist der Aufwand für die Erforschung der SLCs immens. Es braucht den Aufbau zusätzlicher internationaler Forschungsnetzwerke, und auch effiziente Kooperationen von Wissenschaft und Industrie auf internationaler Ebene. Für die weitere Erforschung der SLC-Familie muss interdisziplinäres Know-How auf globaler Ebene systematisch gebündelt werden, um den Schatz zu heben und das therapeutische Potenzial maximal zu nutzen.

Zur Person

Teaser

Prof. Dr. Matthias A. Hediger

Geboren 1953 in der Schweiz

1995-2005 Associate Professor of Medicine (Biological Chemistry and Molecular Pharmacology), Harvard Medical School, Boston, MA, USA.
1999-2005 Direktor, Membrane Biology Program, Brigham and Women’s Hospital, Harvard Medical School, Boston, USA.
Seit 2005 Professor und Direktor, Institut für Biochemie und Molekulare Medizin, Universität Bern

Nationale Forschungsschwerpunkte NFS

Netzwerke der Wissensgesellschaft

Nationale Forschungsschwerpunkte (NFS) bzw. National Centres of Competence in Research (NCCR) sollen die Konkurrenzfähigkeit der Schweiz in der internationalen Wissensgesellschaft sichern. Mehrere dieser Kompetenzzentren sind an der Universität Bern angesiedelt. Der NFS TransCure erforscht Membran-Transportproteine. Mit den gewonnenen Erkenntnissen sollen neue Medikamente und Therapien für weit verbreitete Erkrankungen wie Krebs, Diabetes, Bluthochdruck oder neurologische Leiden entwickelt werden.

Zur Autorin

Brigit Bucher arbeitet als Stv. Leiterin Corporate Communication an der Universität Bern und ist Redaktorin bei «uniaktuell».

06.08.2015