Chromosom 1: Schmerz

Bereits vor über 7000 Jahren wurde der Sud abgekochter Weidenblätter als fiebersenkendes und schmerzstillendes Mittel genutzt. Moderne Medikamente wie das Aspirin wurden in direkter Anlehnung daran entwickelt und wirken insbesondere auf das Protein COX2, dessen Gen auf Chromosom 1 liegt.

Aspirin

Aspirin wird meist in Tablettenform eingenommen. Es blockiert das Protein COX2, dessen Gen auf Chromosom 1 liegt. Bild: CanStockPhoto

Das Molekül, das natürlicherweise in Weidenblättern vorkommt und verantwortlich ist für die beobachtete schmerzlindernde Aktivität, heisst Salicylsäure. Gegen Ende des 19. Jahrhunderts entdeckte man, dass es verändert werden kann, indem man chemisch eine Acetylgruppe anhängt. Die Acetylsalicylsäure, das Aspirin, war geboren. Aspirin wird vom Körper viel besser aufgenommen als Salicylsäure, kann oral eingenommen werden und ist sehr wirksam gegen Schmerzen und Fieber. Der Erfolg war enorm.

Aspirin ist heute das meisteingenommene Medikament der Welt!

Jährlich werden etwa 100 Milliarden Aspirintabletten eingenommen. Doch Aspirin kann schwerwiegende Nebenwirkungen im Magen-Darm-Trakt haben (wie Magengeschwüre) und beeinträchtigt die Blutgerinnung. Dank jahrelangen Forschungen kann man diese Nebeneffekte heute erklären.

Genau wie andere nichtsteroidale Antirheumatika hemmt Aspirin eine Klasse von Proteinen mit Namen Cyclooxygenasen. Im menschlichen Körper gibt es verschiedene Formen von Cyclooxygenasen, vor allem COX1 und COX2. Diese ähneln sich stark, haben jedoch unterschiedliche biologische Funktionen und kommen nicht in denselben Organen vor. COX1 spielt eine wichtige physiologische Rolle bei der Gerinnung des Blutes und beim Schutz der Magenwand, während COX2 verantwortlich ist für die Entstehung von Schmerzen und anderen Symptomen einer Entzündung.

Auf der Suche nach einem Medikament mit weniger Nebenwirkungen

Da Aspirin COX1 und COX2 ohne Unterschied hemmt, zeigt es zwar die gewünschten schmerzlindernden und fiebersenkenden Effekte, führt aber auch zu unerwünschten Wirkungen auf den Magen und die Blutgerinnung. Für andere nichtsteroidale Antirheumatika gilt dasselbe; sie haben in unterschiedlichem Ausmass ähnliche Folgen.

Anfang dieses Jahrtausends wurden neue Moleküle entwickelt, die spezifisch das COX2-Protein hemmen. Diese gehören zur Familie der Coxibe, haben die gewünschten anti-entzündlichen Effekte, jedoch keine Nebenwirkungen auf Magen oder Blut.

COX1-Protein und 3 pharmazeutische Substanzen

Bild: Marie-Claude Blatter, Antoine Daina, SIB Swiss Institute of Bioinformatics

Die Bioinformatik, ein Werkzeug für die Forschung

Das „Swiss Institute of Bioinformatics“ SIB hat einen Workshop entwickelt, mit dem man virtuell ein spezifisch gegen COX2 gerichtetes Molekül entwerfen sowie das Zielprotein des Medikaments und den Verbleib des Moleküls im menschlichen Körper vorhersagen kann. Auf dem nebenstehenden Bild sieht man ein Modell des COX1-Proteins aus dem 3D-Drucker mit drei pharmazeutischen Substanzen. All diese Substanzen interagieren mit dem Protein und hindern es daran, normal zu funktionieren.


Quellen:
Marie-Claude Blatter, Antoine Daina, Vincent Zoete, SIB Swiss Institute of Bioinformatics