D-Furtwangen | „Wie finde und optimiere ich einen Wirkstoff? – Das ist eine der grundlegendsten Fragen bei der Arzneimittelentwicklung“, sagt Nicolas Werbeck, Professor an der Fakultät Medical and Life Sciences (MLS) am Campus Schwenningen. Immer häufiger würden beim Wirkstoffdesign auch computergestützte Methoden eingesetzt, betont der Biochemiker.
Ein mögliches Ziel ist es dabei, die Wechselwirkung eines potenziellen Wirkstoffs mit seinem Zielmolekül zu verbessern. Zielmoleküle sind im medizinischen Kontext die Biomoleküle im menschlichen Körper, an die ein Wirkstoff bindet. Dadurch verändert sich im Optimalfall die Funktion der Zielmoleküle so, dass ein therapeutischer Effekt eintritt, zum Beispiel, dass Krebszellen sich nicht mehr so schnell teilen.
Was in der Theorie so einfach klingt, ist in der Laborwirklichkeit eine hohe Kunst. Um die Studierenden dafür zu sensibilisieren und die Herausforderungen des Wirkstoffdesigns sichtbar zu machen, hat Nicolas Werbeck mit Studierenden der Fakultäten MLS und Digitale Medien (DM) mehrere Virtual-Reality (VR)-Szenarien entwickelt. Fördermittel vom Fonds der Chemischen Industrie – FCI, die im Zuge des Programms „Etablierung von Aspekten der Digitalisierung in der Chemiker-/Chemieingenieurausbildung“ vergeben wurden, ermöglichten es, dass Werbeck und sein Team das Konzept verwirklichen konnten. Fachlich kompetent beraten von Professor Uwe Hahne (DM) schufen Elia Knoll (Molekulare und Technische Medizin, MLS) und Felix Pönitzsch (Medieninformatik, DM) eine virtuelle Umgebung, in der komplizierte Moleküle dreidimensional sichtbar werden und sich sogar bewegen lassen.
Studierende des Bachelorstudiengangs „Angewandte Biologie“ durften nun als Erste die VR-Szenarien testen: Im Rahmen einer Vorlesung, die sich unter anderem mit Aspekten der Chemoinformatik befasst, untersuchten sie mithilfe von VR-Brillen Wirkmechanismen klassischer Wirkstoffe. Im Fokus standen dabei die Krebstherapeutika Imatinib und Sotorasib sowie die neuartige Wirkstoffklasse der PROTACs (Proteolysis Targeting Chimeras) und deren jeweilige Zielmoleküle. „Durch die VR-Szenarien kann den Studierenden auf ganz plastische Weise vermittelt werden, wie passgenau Wirkstoffe an Ihr Zielmolekül binden“, erklärt Nicolas Werbeck. Auch die unterschiedlichen Wirkmechanismen veranschaulichen die 3D-Modelle eindrücklich, beinahe zum Greifen nah.
Die Studierenden waren fasziniert, und das Erlebnis mit den VR-Brillen kam bei allen sehr gut an. „Die Möglichkeit, die Moleküle in 3D zu sehen, ist sehr hilfreich für das Verständnis der Komplexität der Moleküle und deren Größenordnung. So ein Programm könnte auch ein cooles Hilfsmittel für andere Vorlesungen sein“, sagt Karim Uda, Student im 6. Semester ANB. „Das Feedback der Studierenden zeigt, dass dieser Perspektivwechsel einen bleibenden Eindruck hinterlässt und für die Thematik begeistert – vielleicht ja sogar in einem späteren beruflichen Kontext“, freut sich Nicolas Werbeck.
(Quelle: HFU Pressemitteilung)