Virtuelle Suche nach Arzneimittel

Die Theorien von Charles Darwin sollen per Computer auf dem Weg der "irrationalen Suche" nach neuen Arzneimitteln die nächste Epoche in der Pharma-Industrie einläuten. Auf dem Bildschirm erscheint "künstliches Leben" (artificial life oder a-life). Es wird per Rechenprogramm einer Computer-Evolution unterzogen. Und im Sinn der Selbstorganisation entstehen neue Verbindungen und Moleküle, die als Medikamente dienen sollen. Der Nebeneffekt: Mit solchen Computerprogrammen könnte man auch die Entstehung des Lebens - die gesamte Evolution - simulieren. Die Techniken zur Entdeckung von Wirksubstanzen für Arzneimittel werden immer kurzlebiger: Bis in jüngere Vergangenheit versuchte man, im Schrotschußverfahren zum Beispiel möglichst viele Pflanzen zu sammeln und sie dann langsam auf die enthaltenen Substanzen und deren Wirkungen zu testen. Das "neue" Antikrebs-Mittel Taxol zum Beispiel wurde schon vor Jahrzehnten in der Form von Rinden-Proben der pazifischen Eibe in den USA entdeckt. Es dauerte Jahre über Jahre, bis daraus ein Arzneimittel wurde. Vor einigen Jahren kam das "Rationale Arzneimittel-Design" auf. Nach der Klärung des Aussehens eines möglichen Wirkungsortes für ein Medikament, "basteln" die Pharma-Chemiker am Computer-Bildschirm Moleküle, die dazu passen. Doch die mit dieser Strategie erzielten Durchbrüche sind bisher rar geblieben. Als Reaktion auf die Schwierigkeiten mit dem "Rationalen Arzneimittel-Design" kommt sei kurzem die Roboter-unterstützte Austestung von Substanzen auf ihre Wirkung in Zellen auf. Tag und Nacht "schippern" Roboter tausende über tausende bekannte Stoffe - zum Teil lagern sie schon seit Jahren in den Schubladen der Pharma-Konzerne -, um deren Effekt auf verschiedene Zellen zu untersuchen. Einen Quantensprung soll die kombinatorische Chemie liefern, die gerade erst an die Schwelle des industriellen Einsatzes gekommen ist. Binnen weniger Stunden werden zufallsartig von einem Ur-Molekül hunderte, tausende, ja sogar Millionen Ableitungen hergestellt. Doch auch die müssen erst auf ihre Wirkung getestet werden.
Einen völlig neuen Weg geht das "irrationale Arzneimittel-Design". Wissenschafter wie zum Beispiel Gene Levinson vom Genetics & IVF-Institut in Fairfex (US-Bundesstaat Virginia) "bestellen" im Computer einfach die passenden Substanzen, indem sie per EDV vorgeben, wie diese auszusehen und wie sie zu wirken hätten. Aus kleinen Unter-Bestandteilen setzt der Rechner im Laufe einer "Evolution" unter Auswahldruck (Selektion) eines künstlichen "Ökosystems" dann die passenden Verbindungen zusammen. Wie der amerikanische "artificial life"-Experte Gene Levinson in der Februar-Ausgabe der Fachzeitschrift "Biotechnology" beschreibt, gehen diese Arbeiten auf ein Buch des US-Fachmanns John Holland mit dem Titel "Adaptation in natürlichen und künstlichen Systemen" zurück. Dabei wird davon ausgegangen, daß die Evolution von Lebewesen durch die von Generation zu Generation neu erfolgende Zusammensetzung von Genen unter Darwins Selektionsbedingungen in Gang gehalten wird. Levinson hat dazu das Computer-Programm "Polycube" geschrieben. Es stellt roh die Entwicklung eines passenden Arzneimittel-Wirkstoffs durch immer neue Änderungen im Rahmen einer "Evolution" dar. Im Computersystem sind 100 "Ketten" von jeweils 36 Würfeln mit verschieden gefärbten Flächen vorhanden. Die Aufgabe ist es, eine solche Kette zu schaffen, bei der 34 der 36 Kuben jeweils mit ihrer grauen Außenseite zum Betrachter am Monitor "schauen".

Virtuelle Tierversuche mit "MacFrog"