Erforschte Therapieoption – Mit blauem Licht gegen Diabetes

Regulatorisches Molekül ermöglicht Steuerung der Insulinausschüttung über Blaulicht
Menschen mit Diabetes sind auf eine präzise Einstellung ihres Blutzuckerspiegels angewiesen, um Folgeschäden der Erkrankung möglichst zu vermeiden. Zur Regulierung des Insulinhaushalts haben Wissenschaftler der Ludwig-Maximillians-Universität (LMU) München nun eine Art optischen Schalter entwickelt, der bei Blaulicht-Zufuhr eine erhöhte Insulinausschüttung bedingt.

Laut Mitteilung der LMU haben die Forscher einen für den Insulinhaushalt wichtigen Rezeptor mit dem optischen Schalter ausgestattet, der durch Blaulicht aktiviert wird und die Insulinausschüttung steigert. Die Wissenschaftler um Dirk Trauner, Professor für Chemische Biologie und Genetik n der LMU, haben in Kooperation mit Forschern um David Hodson vom Imperial College London „ein Molekül mit Licht steuerbar gemacht, mit dessen Hilfe GLP-1R optisch reguliert und die Insulinausschüttung verstärkt werden kann“, so die Mitteilung der LMU. Ihre Ergebnisse wurden in dem Fachjournal „Angewandte Chemie“ veröffentlicht.

Regulierung der Insulinausschüttung
Die Volkskrankheit Diabetes Typ 2 betrifft Millionen Menschen weltweit und die Behandlungsmöglichkeiten beschränken sich bislang auf eine Kontrolle des Blutzuckerspiegels. Heilung ist nicht möglich. Infolge der chronischen Stoffwechselerkrankung zeigt sich ein erhöhter Blutzuckerspiegel, „da die Körperzellen nicht mehr adäquat Insulin ausschütten oder darauf reagieren“, erläutern die Forscher der LMU. Bei der Regulierung der Insulinausschüttung im Körper spiele der Rezeptor GLP-1R eine entscheidende Rolle und dieser könne auch für die Behandlung von Typ-2-Diabetes von Bedeutung sein. Die Wissenschaftler statteten den Rezeptor in ihren Versuchen daher mit einem Molekül aus, das als optischer Schalter fungiert. „Als Andockstelle für unseren neuen molekularen Schalter nutzen wir ein sogenanntes allosterisches Zentrum des GLP-1R“, erklärt Johannes Broichhagen, Erstautor der Studie.

Molekularer Schalter entwickelt
Unter dem allosterischen Zentrum ist laut Aussage der Forscher eine bestimmte Region des GLP-1R zu verstehen, an die regulatorische Moleküle binden und dadurch eine Strukturänderung des Rezeptors hervorrufen können. Durch die allosterische Regulation könne die Arzneimittelspezifität von Rezeptoren wie GLP-R1 deutlich erhöht werden. „Bisher war die Wirkstoffentwicklung allerdings dadurch erschwert, dass allosterische Bindungsstellen nicht präzise genug steuerbar sind“, erläutert Prof. Dirk Trauner. Hier sei nun jedoch ein entscheidender Fortschritt gelungen, indem ein synthetischer Bindungspartner des allosterischen Zentrums mit einem molekularen Schalter ausgestattet wurde, der auf Licht reagiert.

Steuerung der Insulinausschüttung durch Lichtzufuhr
Das neuen Molekül „PhotoETP“ erlaubt laut Aussage der Forscher eine präzise optische Kontrolle des Rezeptors GLP-1R. Der neue Fotoschalter binde in seiner inaktiven Form an das allosterische Zentrum von GLP-1R und werde bei Beleuchtung mit blauem Licht aktiviert. Hierdurch komme es zu einer Strukturänderung des Rezeptors, die diesen aktiviert und eine vermehrte Insulinausschüttung initiiert. Weil sich Licht sehr exakt kontrollieren lasse, sei der Prozess gut steuerbar, berichtet Broichhagen. Im nächsten Schritt planen die Forscher nun eine Variante ihres Schalters zu entwickeln, die auf Rotlicht reagiert, welches im Gegensatz zu blauem Licht auch tiefer liegende Gewebeschichten erreicht. Des Weiteren sei die Synthese zusätzlicher, strukturell ähnlicher Moleküle vorgesehen. „GLP-1R gehört zur großen Klasse der G-Protein-gekoppelten Rezeptoren, von denen viele pharmazeutische Zielrezeptoren sind“, betont Prof. Trauner. Daher sei das Molekül „PhotoETP“ eine vielversprechende Vorlage für die Entwicklung von anderen möglicherweise therapeutisch einsetzbaren photoschaltbaren Molekülen für Rezeptoren dieser Klasse. (fp)