Forscher an der NTHU und NHRI entwickeln neues Medikament zur Behandlung chronischer Darmentzündung

(SeaPRwire) –   HSINCHU, Taiwan, 05. März 2025 — Assistenzprofessorin Yu-Hsin Chiu (邱于芯) von der National Tsing Hua University (NTHU) in Taiwan und Direktor Hsing-Pang Hsieh (謝興邦) der National Health Research Institutes (NHRI) haben ein Medikament zur Behandlung chronischer Darmentzündungen entwickelt, die durch modernen Stress und schlechte Ernährung verursacht werden und zu Durchfall und Verdauungsstörungen führen. Durch die Blockierung von Ionenkanälen auf Darmzellen bietet dieser in Advanced Science veröffentlichter Durchbruch neue Hoffnung.

Entzündliche Darmerkrankungen (IBD) betreffen etwa 5 % der Bevölkerung in westlichen Ländern. Statistiken der National Health Insurance Administration Taiwans zeigen, dass im Jahr 2022 die Prävalenz von Colitis ulcerosa 19,6 Fälle pro 100.000 Einwohner betrug, während Morbus Crohn etwa 8,3 pro 100.000 betraf.

Personen mit diesen chronischen Erkrankungen leiden oft unter Symptomen wie Bauchschmerzen, Durchfall und blutigem Stuhl, wobei schwere Fälle potenziell zu lebensbedrohlichen Komplikationen wie Darmperforation führen können. Laut Assistenzprofessorin Yu-Hsin Chiu entsteht Darmentzündung durch eine Störung des Immunsystems, die derzeit nicht heilbar ist. Während entzündungshemmende Medikamente und Steroide helfen können, den Zustand zu kontrollieren, bieten sie nur vorübergehende Linderung, da die Krankheit häufig wiederkehrt.

Während kürzlich entwickelte Biologika helfen können, die Symptome von entzündlichen Darmerkrankungen zu kontrollieren, stellen ihre hohen Kosten eine erhebliche finanzielle Belastung für Patienten und das nationale Gesundheitssystem dar. Als Reaktion auf diese Herausforderung hat ein gemeinsames Forschungsteam von NTHU und NHRI einen innovativen Ansatz gewählt und ein kleinmolekulares Medikament entwickelt, das die Öffnung von Ionenkanälen in Darmmukosazellen blockiert und dadurch die Entzündung wirksam reduziert.

Chiu erklärte, dass, wenn Darmzellen geschädigt sind, sie ATP – eine Hauptenergiequelle in Zellen – durch PANX1-Kanäle freisetzen, wodurch Immunzellen rekrutiert werden, um die geschädigten Zellen anzugreifen und zu entfernen. Bei entzündlichen Darmerkrankungen bleibt dieser Pfad jedoch dauerhaft aktiv, wodurch ein Teufelskreis entsteht, der die Darmschädigung verschlimmert.

Durch die Blockierung dieses Pfades ist es möglich, die Entzündungsreaktion zu unterbrechen und weitere Gewebeschäden zu verhindern. Dies veranlasste Chiu zu der Überlegung, dass die Blockierung der Ionenkanäle, die für die Freisetzung von Entzündungs-auslösenden Molekülen verantwortlich sind, vergleichbar mit dem Verschließen der Büchse der Pandora sein könnte, was eine vielversprechende Strategie zur wirksamen Behandlung chronischer Darmentzündungen darstellt.

Vor zehn Jahren arbeitete Chiu mit einem Forschungsteam an der University of Virginia in den Vereinigten Staaten zusammen und entdeckte ein Medikament, das PANX1 hemmt. Seine klinische Anwendung war jedoch aufgrund von Lebertoxizität untersagt. In ihrer jüngsten Forschung mit Hsieh und Jing-Chyi Lee von NHRI modifizierte Chiu erfolgreich die Molekularstruktur des Medikaments, wodurch seine Wirksamkeit verbessert und gleichzeitig seine Toxizität deutlich reduziert wurde.

Direktor Hsing-Pang Hsieh ist ein Alumnus der NTHU, der sowohl seinen Bachelor- als auch seinen Master-Abschluss in Chemie erworben hat. Er ist auch als gemeinsam ernannter Professor im Department of Chemistry der NTHU tätig. Hsieh verglich die Medikamentenentwicklung mit der Herstellung des perfekten Schlüssels für ein bestimmtes Schloss.

Das Forschungsteam unter der gemeinsamen Leitung von Hsieh nutzte chemische Modifikationen, um den Abstand eines Kohlenstoffatoms innerhalb der Molekularstruktur des Medikaments zu vergrößern und so mehr Raum für die dreidimensionale Rotation zu schaffen. Diese Anpassung veränderte die für die Lebertoxizität verantwortliche planare Struktur und verbesserte gleichzeitig die Wirksamkeit des Medikaments.

Chiu wies auch darauf hin, dass dieses neue Medikament über Darmerkrankungen hinaus vielversprechendes Potenzial für die Behandlung einer Reihe anderer entzündlicher Erkrankungen wie Schlaganfall, Epilepsie und chronische Schmerzen aufweist. Dieser Durchbruch eröffnet neue Strategien zur Behandlung von Gewebeschäden und immunbedingten Erkrankungen und ebnet neue Wege für breitere therapeutische Anwendungen.

Dieses dreijährige Forschungsprojekt war eine gemeinschaftliche Anstrengung, an der Experten aus verschiedenen Disziplinen beteiligt waren. Die chemische Synthese und Verfeinerung des neuen Medikaments wurde von Wen-Yun Hsueh (薛雯勻), einer Doktorandin im Department of Chemistry der NTHU, geleitet, während Yi-Ling Wu (吳苡伶), eine Masterstudentin am Institute of Biotechnology, Compound-Screening und Aktivitätstests durchführte.

Um den Wirkmechanismus des Medikaments weiter zu validieren, nutzte Professor Ping-Chiang Lyu (呂平江) vom College of Life Sciences and Medicine computergestützte molekulare Docking-Simulationen. Das Forschungsteam bedankte sich auch bei Dr. Meng-Tzu Weng (翁孟慈) von der Hsinchu Branch des National Taiwan University Hospital und Dr. Shu-Chen Wei (魏淑鉁) vom National Taiwan University Hospital für ihre Unterstützung bei Tierversuchen, die die Wirksamkeit des Medikaments bei der Reduzierung von Darmentzündungen bestätigten.

Zusätzlich profitierte das Projekt von einer Zusammenarbeit mit dem Forschungsteam von Professor Ivan Poon an der La Trobe University in Australien, was seine wissenschaftliche Grundlage weiter stärkte.

Contact:
Holly Hsueh
NTHU
(886)3-5162006

Mitglieder des Forschungsteams (von links nach rechts): Wen-Yun Hsueh (薛雯勻), Doktorandin im Department of Chemistry; Hsing-Pang Hsieh (謝興邦), Direktor des Institute of Biotechnology and Pharmaceutical Research am NHRI; Assistenzprofessorin Yu-Hsin Chiu (邱于芯) vom College of Life Sciences and Medicine; und Yi-Ling Wu (吳苡伶), Masterstudentin am Institute of Biotechnology.

(Photo: National Tsing Hua University)