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Forschende des Pharmazeutischen Instituts der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) haben chemische Verbindungen entwickelt, die starke Wirkungen gegen Tumore gezeigt haben. Außerdem sind die sogenannten „aromatischen Heterozyklen“ einfach und effizient herzustellen. Die Arbeitsgruppe rund um Professor Bernd Clement hat ihre Ergebnisse nun im renommierten Forschungsmagazin „Chemistry – A European Journal“ veröffentlicht.
Foto: Illustration des „Trigger-Prozesses“, mit dem die neu entdeckte Stoffklasse einfach und effizient hergestellt werden kann: Durch den Einsatz von zwei einfachen Ausgangssubstanzen im Verhältnis 2:1 kann in nur einem Schritt die neue komplexe Heterozyklenklasse erhalten werden. Foto: Pharmazeutisches Institut, CAU
Die Eigenschaften und Vorteile
Erste Tests mit einer der in Kiel entwickelten chemischen Strukturen wurden im US-amerikanischen National Cancer Institute in Bethesda an 60 unterschiedlichen Tumorzelllinien durchgeführt. Dabei kam heraus, dass die Kieler Struktur ähnlich wirksam das Wachstum von Tumoren hemmt wie bereits zugelassene Krebsmedikamente – oder diese sogar noch in der Wirksamkeit übertrifft.
Im Vergleich mit anderen Methoden, die vergleichbare Stoffe erzeugen, hat die in Kiel entwickelte allerdings einen großen Vorteil, wie Pharmazie-Professor Bernd Clement erklärt: „Die Verbindungsklasse ist mit der von uns entwickelten ‚Clement und Weide Zyklisierung‘ extrem einfach herzustellen. Andere Methoden sind deutlich komplexer und umfassen viele Einzelschritte. Sollte der Stoff in Zukunft als Medikament genutzt werden, kann man daher auf eine viel kostengünstigere Produktion als heute hoffen.“
Ein weiterer Pluspunkt der gefundenen Methode bestehe in der hohen Veränderlichkeit der entstehenden chemischen Strukturen, sagt Doktorandin Tamara N. Steinhauer: „Es ist uns möglich, an einer bestimmten Position strukturelle Variationen durchzuführen, ohne dass dabei die Herstellung komplizierter wird.“ Aus der Entdeckung könnten daher in Zukunft noch viele weitere Strukturklassen entwickelt werden. Steinhauer: „Man benötigt lediglich zwei Komponenten, die man praktischerweise kommerziell und günstig erhalten kann, und setzt diese in einer chemischen Reaktion um.“
Die Herstellung
„Die Entdeckung basiert auf einer in unserem Arbeitskreis entwickelten und patentierten Methode zur Synthese von Heterozyklen“, sagt Steinhauer. Heterozyklen sind chemische Verbindungen, die aus mindestens zwei verschiedenen Elementen bestehen und ringförmige Strukturen bilden. Steinhauer: „Durch den Austausch einer der beiden Komponenten, die in der Synthese zur Reaktion gebracht werden, haben wir eine vollkommen neue Verbindungsklasse hergestellt, die bislang nicht in der Fachliteratur beschrieben war.“
Bei der chemischen Synthese werden zwei kleine und einfache Moleküle im Verhältnis 2:1 in einer Drei-Komponenten-Reaktion durch Zusatz einer Base zur Reaktion gebracht, wodurch das komplexe heterozyklische Gerüst aufgebaut werden kann. In der Praxis werden die Ausgangsstoffe zusammen mit einer Base in einem Lösungsmittel für eine Stunde bei 0° C und anschließend eine Stunde lang bei 8 °C gerührt. Das Produkt wird dann durch eine einfache Hydrolyse erhalten: Die Reaktionslösung wird also auf Eiswasser gegeben, wodurch das Produkt in Form eines Niederschlages ausfällt, und so isoliert werden kann.
Tests und Weiterentwicklung
Professor Clement will die Substanzen nun weiter untersuchen: „In unserer Publikation sind drei Derivate der neuen Verbindungsklasse beschrieben. Durch die flexible Methode können aber eine Vielzahl unterschiedlicher Derivate hergestellt und dann auf ihre antitumorale Wirksamkeit getestet werden. Diese Arbeiten werden Gegenstand einer weiteren Publikation sein. Vor einer Anwendung einer dieser Substanzen ist aber noch einiges in Hinblick auf die vorklinische Entwicklung zu tun.“
PM: UNI Kiel
