Wissen: Medikamente von Morgen

Auf dem schwarzen Bildschirm zeichnen sich weiße Kringel ab. Was auf den ersten Blick wie die Höhenlinien auf einer Landkarte aussieht, sind in Wirklichkeit die Umrisse von Molekülen. Wir sind im Institut für molekulare Pharmakologie auf dem Campus Berlin-Buch im Nordosten der Stadt.

Die Bilder aus dem Inneren der Materie kommen aus einer etwa vier Meter hohen Trommel, einem Braukessel nicht unähnlich. Das Ungetüm ist ein Kernresonanz-(NMR)-Spektrometer. Ein mit flüssigem Helium gekühlter, extrem starker Magnet im Spektrometer ermöglicht die Aufklärung von Proteinstrukturen. Es sind winzige Ausschnitte aus einem großen Film, der den Titel „Leben“ trägt.

Proteine (Eiweiße) sind die Bausteine und Handwerker der Zelle. Viele tausend verschiedene Proteine sind in der Zelle, der Grundeinheit des Lebens, miteinander vernetzt. Ihr Aufbau, ihre Funktionsweise und ihre Kontakte untereinander stehen im Zentrum der Arbeit des Instituts. Deshalb sind die NMR-Spektrometer wichtig: mit ihrer Hilfe lässt sich verstehen, wie Proteine im Detail aufgebaut sind. Wie Leben funktioniert.

Aber sind wir nicht in einem Institut für Pharmakologie, also für Arzneimittelforschung? „Wir entwickeln keine neuen Medikamente“, korrigiert Institutsdirektor Walter Rosenthal, 53, „sondern zeigen neue Wege auf, wo Arzneimittel im Körper ansetzen können.“

Da tut sich ein weites Feld auf. Denn die rund 40 000 zur Zeit verfügbaren Arzneimittel wirken auf lediglich 324 Proteine. Eigentlich kommen aber bis zu 10 000 Proteine als Wirkorte für Medikamente in Frage. Für die Wissenschaftler an Rosenthals Institut geht es darum, die Basis für die Behandlung mit Arzneimitteln zu verbreitern – Grundlagenforschung im wahrsten Sinne. Dafür ist es wichtig, den Aufbau und die Funktion von Proteinen im Detail zu verstehen.

Ein Beispiel sind Akap-Proteine, eine Familie von 50 verschiedenen Eiweißen, die im Körper zum Beispiel beim Zusammenziehen des Herzmuskels und bei der Wiederaufnahme von Wasser in der Niere eine wichtige Rolle spielen. „Das könnte etwa bei der Behandlung einer Pumpschwäche des Herzmuskels wichtig sein“, sagt Rosenthal. „Aber der Weg zum Medikament ist noch weit.“

Akap-Proteine dienen als Ankermoleküle für Proteinkinasen, biologisch aktive Proteine aus der Gruppe der Enzyme. Die Akaps sitzen dort, wo die Proteinkinasen in der Zelle wirken sollen. Zum Beispiel an den biochemischen Kraftwerken der Zelle, den Mitochondrien. Oder dem Rohrpostsystem der Zelle, dem endoplasmatischen Reticulum. Die Zelle steuert mit Hilfe der Akaps also den Informationsfluss und ihren Stoffwechsel. Ihr Inneres ist keine chaotische Ursuppe, sondern eine gut organisierte biochemische Maschinerie.

Die Idee der Wissenschaftler um Rosenthal: Den Kontakt zwischen Proteinkinasen und speziellen Akaps zu unterbrechen. Gelingt das, kann man unter Umständen krank machende Prozesse in der Zelle, die auf einem gestörten Gleichgewicht in der Informationsverarbeitung beruhen, wieder ins Lot bringen. Mit Hilfe einer solchen Blockade ist es Rosenthal gelungen, am Herzmuskel eine Wirkung ähnlich der blutdrucksenkenden Betablocker zu erzeugen. „Man kann sehr präzise eingreifen“, schwärmt er.

Am Institut können die Forscher auf eine eigene „Bibliothek“ mit Tausenden von potenziellen Wirkstoffen zurückgreifen. Die Substanzen werden vollautomatisch an Zellen getestet. Ziel ist es, Treffer (Hits) zu landen. Also zum Beispiel einen Stoff zu finden, der die Verbindung zwischen einem bestimmten Akap-Protein und einer Proteinkinase blockiert. „Wir liefern biologisch aktive Moleküle für Berlin“, sagt Rosenthal. Sein Institut kooperiert eng mit Forschungseinrichtungen, Universitäten und Pharmafirmen in der Region und darüber hinaus. So gelang es, durch eine gemeinsame Berufung mit dem Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin den international renommierten Thomas Jentsch nach Berlin zu holen.

Als Wissenschaftler ist Rosenthal einen Weg nach innen gegangen – ins Innere der Zelle. Zunächst beschäftigte er sich erfolgreich mit G-Proteinen. Diese Kommunikationsmoleküle sind an der Zellmembran befestigt. G-Proteine leiten Signale von einem in der Membran eingelassenen Ankermolekül (Rezeptor) weiter ins Innere der Zelle. Erst einige Stufen später spielen die Akap-Proteine eine Rolle. Sie stehen am anderen Ende der Signalkaskade.

Rosenthal machte rasch Karriere. Er studierte Medizin in Gießen und London, 1990 habilitierte er sich an der Freien Universität Berlin (FU) im Fach Pharmakologie mit seiner Arbeit zu G-Proteinen. Es folgten zwei Jahre am Baylor-College in Houston/USA als Heisenberg-Stipendiat. Von 1993 bis 1996 war Rosenthal Direktor des Instituts für Pharmakologie an der Universität Gießen. Seit 1996 leitet er das Forschungsinstitut für Molekulare Pharmakologie, zudem ist er Professor an der FU.

„Eigentlich wollte ich praktischer Arzt werden“, blickt Rosenthal zurück. Aber ein Praktikum beim Pharmaunternehmen Hoechst änderte das. „Ich war von der Medizin enttäuscht, weil so vieles nebulös war“, sagt er. „Als Wissenschaftler kann ich diesen Nebel wegblasen.“