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Zellen als Schaltkreise
Quelle: Effat Emamian und Ali Abdi
Die Karte des menschlichen Genoms sollte eine Revolution in der Wirkstoffforschung auslösen. Aber das Verhalten von Zellen wird durch die Interaktionen Hunderter verschiedener Proteine in sogenannten Signalwegen bestimmt, und herauszufinden, welche Interaktionen bei einer Krankheit schief gehen, hat sich als viel schwieriger erwiesen, als die Leute dachten.
Diese Geschichte war Teil unserer Januar-Ausgabe 2009
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Nun hat eine Studie unter der Leitung von Wissenschaftlern des New Jersey Institute of Technology (NJIT) mithilfe von Schaltkreisanalysen die Moleküle identifiziert, die die größte Rolle in den Signalwegen der Zellen spielen. Die Forscher glauben, dass ihre Arbeit Arzneimittelforschern Zeit und Geld sparen kann, indem sie vielversprechende Wirkstoffziele identifiziert.
Das obige Diagramm stellt nur die Hälfte eines Weges dar, der die Produktion eines Moleküls namens CREB (rot) reguliert, das an der Gedächtnisbildung beteiligt ist. Der Pfad wird als ein Satz logischer Gatter dargestellt, den Grundelementen digitaler Schaltungen. Ein ODER-Gatter zum Beispiel erzeugt einen Ausgang, wenn es einen seiner Eingänge erhält: Das bedeutet hier, dass eines von zwei Molekülen die Produktion des nächsten Moleküls im Weg regelt. Obwohl jeder Schritt des Weges in Biologielaboren gut untersucht wurde, bietet das Diagramm einen quantitativen Bezug zum gesamten Netzwerk.
Ein Molekül in diesem Netzwerk, PP2B (blau), wird als Angriffspunkt für Schizophrenie-Medikamente untersucht. Die Analyse der Forscher zeigt jedoch, dass PP2B für die CREB-Regulierung weniger wichtig ist als Calciumkanäle vom P/Q-Typ (orange). PP2B spielt in vielen anderen Signalwegen eine Rolle, daher könnte es unglückliche Nebenwirkungen haben, darauf zu zielen. Calciumkanäle sind das Ziel von Medikamenten, die bereits für andere Erkrankungen zugelassen sind, daher können sie auch ein sichereres Ziel für Schizophrenie-Medikamente sein.
Die Forscher wandten ihren Ansatz auf drei verschiedene Signalwege an und ihre Vorhersagen stimmten mit experimentellen Ergebnissen überein. Effat Emamian, der die Forschung leitete, hat ein Unternehmen gegründet, das Signalweganalysen an Pharmaunternehmen vermarktet.