Ein Eiweiß nimmt Wirkstoffe Huckepack

Durch ein Trägerpeptid (grün) ist ein Peptidwirkstoff (weiß) an Serum-Albumin (rot) im Blutstrom gebunden. Bild: C. Heinis/EPFL
Durch ein Trägerpeptid (grün) ist ein Peptidwirkstoff (weiß) an Serum-Albumin (rot) im Blutstrom gebunden. Bild: C. Heinis/EPFL

Schweizer Biochemikern ist es gelungen, die Lebenszeit von Peptidwirkstoffen im Blutkreislauf drastisch zu verlängern. Dafür nutzten sie einen einfachen Trick: Sie hefteten das Peptid an ein anderes, stabileres Eiweiß.

Peptide sind kleine Eiweißmoleküle, die aus vergleichweise wenigen Aminosäuren bestehen. Sie können deshalb recht einfach im Labor hergestellt werden. Allerdings werden sie im Körper auch schnell wieder abgebaut. Das Peptidhormon Insulin hat zum Beispiel eine Halbwertszeit im Blut von nur vier bis sechs Minuten. Bereits bekannt war, dass wenn das Insulin-Molekül eine Fettsäure beinhaltet, das Hormon sich an ein bestimmtes Eiweiß im Organismus anheften kann. Die lange Kette der Fettsäure wirkt dabei wie ein Anker, der in einer Tasche des Eiweißes steckt. Diese Strategie hat aber einige Nachteile: Bislang steckte der „Fettsäure-Anker“ nicht besonders fest in dem Eiweiß. Zudem sind Fettsäuren schlecht löslich in Wasser.

Träger-Peptid mit doppelter Haftkraft

Verbesserter Halt: Das Trägerpeptid haftet von außen an der Oberfläche des Eiweißes Albumin. Zusätzlich steckt die Fettsäure wie ein Anker im Inneren des Eiweißes. Der Peptidwirkstoff ist dadurch fest verankert und verbleibt länger im Blut. Bild: Alessandro Zorzi et al., Nature Communications, 8:16092

Das Team um Professor Christian Heinis von der Universität Lausanne griff diese Idee auf und entwickelte einen „molekularen Anker“, der sich an ein bestimmtes Eiweiß, Human-Albumin, heftet. Bei diesem verbesserten „Anker“ ist die Fettsäure zusätzlich an ein Trägerpeptid gebunden. Die Biochemiker optimierten dieses Trägerpeptid, sodass es einerseits in Wasser löslich ist und sich andererseits gut an die Oberfläche des großen Eiweißes anheftet. Durch die Kombination der Fettsäure, die in der Eiweiß-Tasche steckt und des Peptids, das außen an der Tasche haftet, hält der Anker besonders fest. Die Forscher brachten diesen Anker an ingesamt drei verschiedene Peptidwirkstoffe an.

Im Fachblatt Nature Communications berichten die Wissenschaftler, dass sich dadurch die Lebensdauer der so verankerten Wirkstoffe bis um das 24-fache erhöhte. Mit Halbwertszeiten von fünf bis sieben Stunden verblieben die Wirkstoffe nun deutlich länger im Blut.

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