Methoden zur Evaluation von Zytotoxizit¨at und Struktur ... - OPUS

1.2 Entwicklung neuer Antiinfektiva 23
sierte In-vitro-Testsysteme an Enzymen, Rezeptoren, Bakterien und Zellen, sogenannte
High-Throughput-Screening-Verfahren (HTS). Die Testung der Substanzen auf Wirk-
samkeit erfolgt dabei entweder speziell an einem bestimmten Target (”target-based-
assay”) oder direkt bezüglich des ganzen Erregers (”whole-cell-based-assay”). Sub-
stanzen, welche in vitro gegen ganze Zellen eine Aktivität ≤ 1 µM zeigen und diese
bezüglich des Erregers mindestens 10fach stärker ist als gegenüber Säugetierzellen,
werden als “hits” bezeichnet [190, 208]. Diese sind Kandidaten für weitere Testungen
in Tiermodellen der Krankheit. In diesem Stadium fließen bereits Untersuchungen zu
physikalisch-chemischen Eigenschaften wie Löslichkeit, Permeabilität, Lipophilie, pka
und Stabilität ein, aus deren Profilen Vorhersagen zu den pharmazeutischen Eigen-
schaften Adsorption, Distribution, Metabolismus und Elimination (ADME) gewonnen
werden können. Substanzen die sich in Tiermodellen aktiv zeigen und zusätzlich ei-
ne hohe Selektivität der Wirkung, gute Verfügbarkeit, lange Wirkdauer und eine gute
Verstoffwechslung bei geringer Toxizität zeigen, bezeichnet man als “leads”. In iterati-
ven Schritten werden diese Leitsubstanzen bezüglich Wirkung und pharmazeutischer
Eigenschaften (ADME) optimiert. Hierzu werden verschiedene Strukturabkömmlinge
einer Leitstruktur getestet, um anhand von Struktur-Wirkungs-Beziehungen (”struc-
ture activity relationship”, SAR) Zusammenhänge zwischen Struktur und pharmako-
dynamischer und -kinetischer Eigenschaften zu analysieren. Erreicht eine Substanz ein
Stadium, in dem sie an Patienten erprobt werden kann, spricht man von einem Arznei-
stoffkandidaten. Ab hier beginnen die klinischen Studien.
Bisher basierte die Testungs-Strategie hauptsächlich auf Target-Based-HTS-Verfahren
(sogenannte Piggy-Back-Strategie) [190]. Als besonders günstig erwies es sich, wenn
das mikrobielle Target auch zur Therapie anderer Erkrankungen relevant ist und so-
mit zur Testung die gleichen Ausgangsverbindungen eingesetzt werden können [105].
Die Cystein-Protease, einem vielversprechenden Target in der Forschung antitrypano-
somaler Arzneistoffe wurde z. B. ursprünglich für die Entwicklung von Inhibitoren zur
Therapie der Osteoporose eingesetzt [225]. Zu bemerken ist, dass die aus der Parasiten-
Testung hervorgegangenen Struktur-Wirkungs-Beziehungen, sich von denen der ur-
sprünglichen Indikation stark unterscheiden.
Trotz aller Bemühungen erwies sich diese Strategie auf dem Gebiet der Antiinfektiva
bis jetzt als nicht sehr erfolgreich [112, 195]. Schwierigkeiten zeigten sich vor allem in
der Korrelation zwischen Enzyminhibition und der Aktivität gegenüber ganzen Er-
regerzellen [19, 165]. Ursachen hierfür sind entweder die schlechte Permeabilität der
Testsubstanzen durch die Zellmembran intakter Zellen oder die fehlende Relevanz des
gewählten Targets [190]. So gibt es abgesehen vom Cystein-Protease-Inhibitor K777,
welcher sich zur Therapie der Chagas-Krankheit in Entwicklung befindet, derzeit kei-
ne Substanz, die als Antiinfektivum aus Target-Based-Screening-Verfahren hervorge-
gangen ist. Deshalb gewinnen “in-vitro-whole-cell-bioassays” zunehmend an Bedeu-