Wirkstoffforschung für die Medizin im digitalen Zeitalter

DSMZ-Wissenschaftlerin entwickelt innovative Screening-Methode nach medizinischen Wirkstoffen.

Forschende rund um Professorin Dr. Yvonne Mast, Leiterin der Abteilung Bioressourcen für Bioökonomie und Gesundheitsforschung vom Leibniz-Institut DSMZ-Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen im niedersächsischen Braunschweig, haben eine neue Screening-Strategie nach medizinischen Wirkstoffen entwickelt. Diese beruht ausschließlich auf der Analyse von Genomsequenzdaten.

„Der Vorteil unserer Vorhersagestrategie besteht darin, dass man damit rein digital sowie sehr effizient nach bestimmten potentiellen Wirkstoffproduzenten screenen kann und teilweise auch Bakterien-Stämme aussortieren kann, die höchstwahrscheinlich bekannte Substanzen produzieren. Das erleichtert den Prozess der Wirkstoffanalyse und -findung erheblich. Die Methodik ist ein weiterer wichtiger Beitrag im sich rasch entwickelnden Forschungsbereich des Genome-Mining zur Findung neuer Wirkstoffe.“, fasst Mast die Vorteile ihres Forschungsansatzes zusammen. In den vergangenen Jahren wurden immer weniger neue Wirkstoffe wie beispielsweise Antibiotika gefunden und für die medizinische Anwendung entwickelt, während zeitgleich die Bedrohung durch multiresistente Krankheitserreger global rasant zunimmt. Ein großes Problem bei der medizinischen Wirkstoffforschung stellt die hohe Wiederfindungsrate bereits bekannter Substanzen dar, was herkömmliche Screening-Ansätze hochgradig ineffizient macht.

Digitalisierung in der Wirkstoffforschung

Digitale Sequenz-Informationen spielen auch in der Wirkstoffforschung eine immer größere Rolle. Das Team um die Mikrobiologin Prof. Dr. Yvonne Mast hat nun auf der Grundlage von Genomsequenzinformationen von bakteriellen Wirkstoffproduzenten eine Vorhersagestrategie entwickelt, die es ermöglicht, die Produktion einer bestimmten Wirkstoffgruppe, den Proteinsyntheseinhibitoren, vorherzusagen. Diese Wirkstoffe haben als Angriffsort das bakterielle Ribosom, das ein wichtiger Wirkort für zahlreiche, wichtige Antibiotika ist. Dazu gehören beispielsweise Erythromycin, Tetracyclin oder Clindamycin. Die Forschenden aus Braunschweig konnten im Erbgut (Genom) von Wirkstoffproduzenten aus der Bakterien-Gruppe der Actinomyceten spezielle Indikatorgene identifizieren, die auf eine Proteinbiosyntheseinhibitor-Syntheseleistung hindeuten und daraus eine Vorhersagestrategie ableiten. Den Funktionsnachweis erbrachten die Wissensschaffenden anhand der Identifizierung des Proteinbiosyntheseinhibitors Amicoumacin aus verschiedenen Actinomyceten-Stämmen der DSMZ-Bakteriensammlung. Die Methodik wurde Ψ-footprinting benannt und jüngst im renommierten Fachmagazin Nucleic Acids Research Genomics and Bioinformatics veröffentlicht. Das Deutsche Zentrum für Infektionsforschung (DZIF) unterstützte die Studie.

Originalpublikation:
Handel F, Kulik A, Wex KW, Berscheid A, Saur JS, Winkler A, Wibberg D, Kalinowski J, Brötz-Oesterhelt H, Mast Y (2022) Ψ-footprinting approach for the identification of protein synthesis inhibitor producers. NAR Genom Bioinform. Volume 4, Issue 3. https://doi.org/10.1093/nargab/lqac055

DSMZ-Pressekontakt:
PhDr. Sven-David Müller, Pressesprecher des Leibniz-Instituts DSMZ-Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH
Tel.: 0531/2616-300
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Über das Leibniz-Institut DSMZ
Das Leibniz-Institut DSMZ-Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH ist die weltweit vielfältigste Sammlung für biologische Ressourcen (Bakterien, Archaeen, Protisten, Hefen, Pilze, Bakteriophagen, Pflanzenviren, genomische bakterielle DNA sowie menschliche und tierische Zellkulturen). An der DSMZ werden Mikroorganismen sowie Zellkulturen gesammelt, erforscht und archiviert. Als Einrichtung der Leibniz-Gemeinschaft ist die DSMZ mit ihren umfangreichen wissenschaftlichen Services und biologischen Ressourcen seit 1969 globaler Partner für Forschung, Wissenschaft und Industrie. Die DSMZ ist als gemeinnützig anerkannt, die erste registrierte Sammlung Europas (Verordnung (EU) Nr. 511/2014) und nach Qualitätsstandard ISO 9001:2015 zertifiziert. Als Patenthinterlegungsstelle bietet sie die bundesweit einzige Möglichkeit, biologisches Material nach den Anforderungen des Budapester Vertrags zu hinterlegen. Neben dem wissenschaftlichen Service bildet die Forschung das zweite Standbein der DSMZ. Das Institut mit Sitz auf dem Science Campus Braunschweig-Süd beherbergt mehr als 80.000 Kulturen sowie Biomaterialien und hat knapp 200 Beschäftigte. www.dsmz.de

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