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Mit einer gezielten „Umprogrammierung“ von Zellen durch pharmazeutische Wirkstoffe, z.B. die Zurückdifferenzierung von Zellen zu Stammzellen oder zu Vorläuferzellen von Nierenzellen, lassen sich neue Methoden zur Stammzellgewinnung und neue Therapiemöglichkeiten für eine Reihe von zur Zeit nur schwer oder gar nicht behandelbarer Krankheiten, wie z.B. Nierenerkrankungen, Neurodegenerationen oder Bindegewebsverhärtungen entwickeln. Ein weit verbreitetes Verfahren, um neue Wirkstoffkandidaten und -kombinationen für die „Umprogrammierung“ von Zellen zu testen, ist das sogenannte Hochdurchsatz-Screening. Darunter versteht man das automatisierte Testen von Wirkstoffen in mikroskopisch kleinen Proben. Für diese Tests stehen sogenannte „Bibliotheken“ potenzieller Wirkstoffe zur Verfügung, die hunderttausende oder gar Millionen unterschiedlicher Zielstrukturen (z.B. Proteine) enthalten. Kombinationen von Wirkstoffkandidaten (ggfs. gar in unterschiedlichen Dosierungen) können mit dem Hochdurchsatz-Screening jedoch kaum untersucht werden, da die Zahl der Tests exponentiell mit der Anzahl der Wirkstoffe steigt.

Das Institut für Biostatistik und Informatik in Medizin und Alternsforschung der Universität Rostock hat einen innovativen Bioinformatikansatz entwickelt, mit dem intelligentes Screening auch bei Kombinationen von Wirkstoffkandidaten möglich wird. Die ExprEssence-Software kann dafür die wichtigsten Mechanismen anhand der Interaktion von Zielstrukturen erkennen. Im Vorhaben „Mechanismen des Lebens: Wirkstoffscreening für Stammzellforschung und Krankheitsintervention“ sollen gewünschte Mechanismen identifiziert und mögliche Wirkstoffe und Wirkstoffkombinationen entsprechend ihrer Wirkung auf die Interaktionsnetzwerke ausgewählt werden. So kann ein Wirkstoffscreening kosten- und zeiteffizienter gestaltet werden als bisher und es wird möglich, in größerem Ausmaß Wirkstoffkombinationen zu testen. Durch die Identifikation von zeitlichen Entwicklungen der im Netzwerk ablaufenden Mechanismen können nacheinander anzuwendende Wirkstoffe und Wirkstoffkombinationen identifiziert werden, mit denen der gewünschte Endzellzustand erreicht werden kann. So können die Auswirkungen von zeitlich gezielten Wirkstoffgaben erfasst und der Verlauf von Zellentwicklungen und Krankheiten beschrieben werden. Dies trägt dazu bei, gezielte Interventionen durch geeignete Wirkstoffe zu finden. Durch den zu entwickelnden Ansatz sollen Datenbanken mit Mechanismus-Wirkstoffen zur gezielten Zellbeeinflussung aufgebaut werden, um die „Umprogrammierung“ von Zellen zu ermöglichen. Als Verwertungsoptionen sind Lizenzvergaben oder eine Ausgründung vorgesehen.