Intramolekulare zeitliche Steuerung enzymatischer Aktivität

Herz-Kreislauf-Erkrankungen sind weltweit die häufigste Todesursache. So waren sie 2019 für 32% aller Todesfälle verantwortlich. Um bei Notfällen wie Herzinfarkten, Schlaganfällen und Thrombosen in den Gliedmaßen zu intervenieren, ist es entscheidend, Blutgerinnsel, die den akuten Vorfall verursacht haben, mit blutverdünnenden Medikamenten aufzulösen oder diese bereits vorab zu verhindern. Obwohl derartige Interventionen Blockaden im Blut lösen können, birgt die Mehrheit der Behandlungsansätze Risiken für den ganzen Körper. Die Interventionen, die erfolgreich Blutgerinnsel an einer Stelle aufgelöst haben, können nämlich Blutungen an einer anderen Stelle verursachen. Bei Patient*innen, die gleichzeitig mit Blutgerinnsel und inneren Blutungen zu kämpfen haben (z.B. im Zuge von COVID-19, bei Komplikationen im Rahmen einer OP, bei Unfällen), stehen Ärzt*innen vor schwierigen Entscheidungen, da die Behandlung eines Blutgerinnsels gleichzeitig das Risiko einer Blutung erhöhen kann. Aufgrund dieser Gratwanderung zwischen Blutgerinnung und Blutung ist eine präzisere Regulierung erforderlich. In diesem Projekt präsentieren wir ein neues Konzept, das auf eine höhere Präzision nämlich wann und wo ein Medikament wirkt abzielt. Dazu planen wir zeitregulierte Werkzeuge zu entwickeln, die den komplexen Blutstillungs- und Blutgerinnungsvorgang beeinflussen. Zur Erforschung unseres neuen Konzepts werden wir wichtige Enzyme im Blutgerinnungsprozess mittels chemischer Strategien programmieren und danach in Blutproben testen. Dieser Ansatz ermöglicht es uns zu steuern, wann biologische Vorgänge aktiv/inaktiv sind, und umfasst chemische Reaktionen, die sicher und effizient unter physiologischen Bedingungen ablaufen. Dem zugrunde liegt ein in meiner Dissertation entdeckter Mechanismus, der es uns erlaubt, eine solche chemische Reaktion zu orchestrieren und genau die zeitliche Abfolge der einzelnen Schritte zu kontrollieren. Zunächst werden wir unseren Steuerungsmechanismus in Modellsysteme einbauen, deren Funktion testen und deren Stabilität in Blutproben analysieren. Danach werden verschiedene Bausteine hergestellt und mit einer Auswahl therapeutischer Enzyme verbunden. Im Anschluss werden wir die Funktion unseres Steuerungsmechanismus untersuchen und seine Fähigkeit, als Zeitschaltuhr zur Kontrolle der Dauer von Gerinnselbildung und -auflösung erkunden. Insgesamt soll dieses Projekt zu einem tieferen Verständnis für eine mögliche neue Behandlung von Blutungen und Blutgerinnung führen. Falls wir erfolgreich sind, wäre das der erste Schritt zu Herz- Kreislauf-Medikamenten, die es Ärzt*innen erlauben würden, Therapien mit einem neuen Grad an Präzision durchzuführen. Ziel dabei wäre zu beeinflussen, wann und wo die Medikamente aktiv sind an einer bestimmten Stelle, in einem bestimmten Organ oder Blutgefäß und dadurch positive Behandlungsergebnisse mit einem deutlich verringerten Risiko von Nebenwirkungen im Körper zu erreichen.