Lange Nacht der Wissenschaft: Leibniz-Institut für Molekulare Pharmakologie in Berlin-Buch

Berlin - Der große Schatz der Bucher Wirkstoff-Forscher um Jens von Kries mag es frostig. Bei Minus 20 Grad Celsius lagern 60.000 verschiedene Substanzen in einer Art begehbarem Kühlschrank. Es sind Substanzen, aus denen eines Tages wichtige Medikamente hervorgehen könnten. Das Lager ist automatisiert. Am Computer geben die Wissenschaftler ein, welche Substanzen sie für ihre Tests brauchen – und wie von Geisterhand kommen die Stoffe, verpackt in Mini-Röhrchen, herausgefahren und werden auf Testplatten verteilt.

Laborarbeit im Miniaturformat

In dem Labor der Screening-Unit des Leibniz-Instituts für Molekulare Pharmakologie (FMP) geht es maßgeblich darum, neue Wirkstoffe aufzuspüren. Wenn Forscher einen interessanten Angriffspunkt im Körper gefunden haben, etwa ein Enzym, das an einem krankhaften Prozess beteiligt ist, oder einen Rezeptor an Krebszellen, der mit der Entstehung von Tochtergeschwulsten in Verbindung gebracht wird, beginnt die Suche nach einer Substanz, die an diesem Punkt wirkt. Dafür sind massenhaft Experimente nötig.

Von Hand wäre das eine extreme Fleißarbeit. In Buch übernehmen Maschinen die Sache. „Bei uns werden die Substanzen in einem unserer fünf Pipettierroboter getestet“, erläutert Jens von Kries, der die Screening-Unit leitet. Ein Roboter schafft es locker, 40 000 Substanzen pro Tag zu testen. Die fleißigen Laborhelfer können sich Besucher der Langen Nacht am FMP ansehen und sogar selbst programmieren. Bei einer Laborführung erläutern von Kries und seine Kollegen, wie die automatisierte Wirkstoffsuche abläuft.

„Der Vorteil der Roboter ist, dass sie sehr präzise mit kleinen Mengen umgehen können. So spart man etwa Kosten für die Testsubstanzen, die einen Preis von einigen tausend Euro pro Liter haben können“, sagt von Kries. Für den Pipettierroboter ist alles miniaturisiert. Die Reaktionen mit den Testsubstanzen laufen nicht in einzelnen Reagenzgläsern oder Petrischalen ab, sondern in winzigen Näpfen auf Mikrotiterplatten. 384 Näpfe finden sich auf einer handtellergroßen Platte. Der Pipettierroboter bringt die Substanzen und die zu testenden Zellen zusammen.

Danach fotografieren automatisierte Mikroskope die Reaktion und Computerprogramme werten in Hochgeschwindigkeit die Ergebnisse aus. Für Tests an Krebszellen wird zum Beispiel über einen Zeitraum von 16 Stunden alle zehn Minuten eine Aufnahme gemacht. So entsteht eine Art Film, in dem die Forscher wie im Zeitraffer das Geschehen begutachten können. „Normalerweise beginnen Tumorzellen nach ein paar Stunden aus Kolonien auszuwandern – ein Zeichen für ihre Neigung zur Metastasierung“, erläutert von Kries. Wenn nun einige Substanzen diesen Prozess unterbinden, könnte darunter durchaus ein Kandidat für ein neues Krebsmedikament sein.

Allerdings ist es mühsam, viele Tausend Mikroskopbilder zu durchforsten. Deshalb wurde auch diese Stufe des Wirkstoff-Screenings in Buch automatisiert. „Wir haben Mikroskope mit automatisierter Objekterkennung. Sie erkennen zum Beispiel den Weg jeder einzelnen Krebszelle beim Auswandern aus Zellverbänden. Das bietet neue Ansätze bei der Suche nach verheißungsvollen Substanzen zur Hemmung dieses Vorgangs“, sagt von Kries.

Als eine von wenigen akademischen Einrichtungen in Deutschland verfügt das FMP zudem über ein Lab-on-a-Chip, also ein Labor auf einem Mikrochip. Dort laufen die Experimente in noch kleinerem Maßstab ab.

Die Screening Unit am FMP steht auch institutsfremden Forschergruppen offen. Eingerichtet wurde sie, um akademischen Teams Zugang zu Hochdurchsatzverfahren zu ermöglichen – also Tests wie am Fließband. Außer dem FMP sind das benachbarte Max-Delbrück-Zentrum für molekulare Medizin und das Berlin Institute of Health beteiligt. Das Angebot wird rege genutzt. 20 bis 25 Projekte unterstützt die Screening-Unit pro Jahr.

Bis aus den dabei identifizierten Wirkstoffen neue Medikamente hervorgehen, dauert es viele Jahre. Schließlich müssen sich die Substanzen in diversen Tests als wirksam und verträglich erweisen. Die Bucher Roboter machen nur den Anfang – aber der ist auch wichtig.

Mit Robotern auf der Suche nach neuen Medikamenten: Führung (18.15 und 19.45 Uhr) durch die Screening-Unit des Leibniz-Instituts für Molekulare Pharmakologie in Buch. Vortrag „Multiresistente Keime, brauchen wir immer mehr Wirkstoffe?“(17 Uhr), Route Buch.