Forschungsarbeit zu pflanzlichen Naturstoffen gegen therapieresistenten Krebs

Dr. Julia Sachs hat nach neuen Wirkstoffkandidaten für die Behandlung multiresistenter Tumore gesucht (Bild: Thilo Schmülgen/TH Köln)

In ihrer Doktorarbeit mit dem Titel „Pharmacological Characterization of Natural Products as Drug Candidates for the Treatment of Multidrug-Resistant Tumors” hat Julia Sachs nach neuen Wirkstoffkandidaten für die Behandlung multiresistenter Tumore gesucht.

Die Entwicklung von Multiresistenzen stellt ein großes Problem für die effektive Tumortherapie dar, da sie die Wirksamkeit der Chemotherapie generell vermindert und zum Therapieversagen führen kann. Tumore entwickeln im Laufe einer Behandlung eine Widerstandsfähigkeit, so dass sie nicht mehr auf Chemotherapeutika reagieren. Ein wichtiger Mechanismus, der Resistenzen von Tumoren bewirkt, ist die verstärkte Expression sogenannter ABC-Transporter auf der Oberfläche von Tumorzellen. Diese Proteine können Medikamente aktiv aus den Zellen ausschleusen, so dass diese nicht wirken können und die Tumorzellen nicht mehr abgetötet werden.

Pflanzliche Naturstoffe als Quelle neuer Wirkstoffe

Dr. Julia Sachs hat ein Screening von Naturstoffen durchgeführt und nach neuen Inhibitoren dieser Transporter gesucht. „Für das Screening mussten zunächst die entsprechenden Methoden im Labor etabliert und optimiert werden. Danach begann die Suche nach der Nadel im Heuhaufen, da wir uns nicht auf eine bestimmte Klasse von Naturstoffen konzentriert haben, sondern ein breites Spektrum an Substanzen getestet haben“, sagt die Wissenschaftlerin. Diese Hemmstoffe sollen in einer Kombinationstherapie die Wirksamkeit der Chemotherapeutika wiederherstellen. Die Wissenschaftlerin vom Forschungsinstitut InnovAGe (Innovative Arzneistoffe für eine alternde Gesellschaft) der Fakultät für Angewandte Naturwissenschaften hat sich dabei u.a. auf Goniothalamin spezialisiert. Der Naturstoff wird aus der Pflanzengattung Goniothalamus gewonnen, die in Südostasien verbreitet ist. Die pharmakologische Wirkung dieses Naturstoffs auf Tumorzellen ist bereits zum Teil wissenschaftlich untersucht. Noch nicht erforscht war, inwieweit die an der Heinrich-Heine-Universität entwickelten Derivate die Transporter der Tumorzellen hemmen. Ein Derivat ist ein chemisch vereinfachter, abgeleiteter Stoff der Grundsubstanz, also in diesem Fall des Goniothalamins. Dr. Julia Sachs untersuchte, wie die unterschiedlichen Strukturen der einzelnen Derivat-Varianten die Wirkung auf die Transporter beeinflussen. In ihrer Arbeit konnte sie mehrere Derivate identifizieren, die Transporter in der Form hemmen – so dass Chemotherapeutika bei multiresistenten Darmkarzinomzellen wieder Wirkung zeigen.

„Besonders hervorzuheben ist, dass die Arbeit von Julia Sachs zum ersten Mal zeigt, dass die Naturstoffklasse der Goniothalamine ABC Transporter in multiresistenten Tumoren blockieren können und somit einen wichtigen Grundstein für weitere Arbeiten zur Erforschung zukünftiger Krebstherapeutika legt“, sagt Prof. Dr. Nicole Teusch von der Fakultät für Angewandte Naturwissenschaften.

Interdisziplinäre Kooperation mit Industrie und Universität

Von Projektpartnern wurden dazu insgesamt mehr als 300 verschiedene Naturstoffe, die entweder zuvor aus Pflanzen isoliert oder chemisch nachsynthetisiert wurden, zur Verfügung gestellt und ihre pharmakologische Aktivität im halbautomatisierten Hochdurchsatzscreening analysiert. In weiteren Untersuchungen wurden dann die Substanzkandidaten charakterisiert und ihr Wirkmechanismus herausgefunden. Teile ihrer Ergebnisse konnte Dr. Julia Sachs in Fachjournalen publizieren und auf nationalen und internationalen Konferenzen, wie z.B. auf der renommierten Gordon Research Conference „Multi-Drug-Efflux-Systems“ in den USA, vorstellen.

Dr. Julia Sachs war Mitglied im Graduiertenprogramm „Pharmacology & Experimental Therapeutics“ (Universität zu Köln und Bayer AG) sowie in der Fachgruppe Lebenswissenschaften des Graduierteninstituts NRW.

Die Arbeit war Teil eines interdisziplinären Kooperationsprojekts, das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie finanziert wurde. Projektpartner waren die MicroCombiChem GmbH, ein mittelständiges Unternehmen aus Wiesbaden und die Institute für Bioorganische Chemie und für Biochemie der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf. Durchgeführt wurde die Promotion im Arbeitskreis „Bio-Pharmazeutische Chemie & Molekulare Pharmakologie“ von Prof. Dr. Nicole Teusch. Universitärer Betreuer der Promotion war Prof. Dr. Lutz Schmitt, Leiter des Instituts für Biochemie an der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf.

Nach der erfolgreich abgeschlossenen Promotion hat Dr. Julia Sachs an das Deutsche Krebsforschungszentrum nach Heidelberg gewechselt und ist dort in der Abteilung „Chronische Entzündung und Krebs“ in den Bereichen Labormanagement und Forschung tätig.

Weitere Informationen:

Forschungsergebnisse auf Reisen

Forschungsinstitut InnovAGe

GI-NRW Fachgruppen Lebenswissenschaften

(08.05.2018)

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