Martin Wilkovitsch (c) TU-WienDer Chemiker Dr. Martin Wilkovitsch forscht an Methoden, mit denen man chemische Reaktionen im menschlichen Körper extrem kontrolliert und höchstselektiv ablaufen lassen kann, damit unerwünschte Nebenwirkungen bei Medikamenten reduziert werden.

Damit Wirkstoffe nur an der gewünschten Stelle wirken

Wenn man Wirkstoffe in den Körper einbringt, etwa um die Zellen eines Tumors abzutöten, dann sollen Nebenwirkungen in gesundem Gewebe so gut wie möglich verhindert werden. Derzeit wird an neuen Ansätzen gearbeitet wie: So kann man etwa inaktive Wirkstoffvorstufen verwenden, die im Körper erst aktiviert werden, wenn sie auf andere Partnersubstanzen treffen – und zwar genau an der Stelle, an der man das möchte. Mit dieser Art von „bioorthogonaler Chemie“ befasst sich Martin Wilkovitsch vom Institut für Angewandte Synthesechemie der TU Wien. Für seine Forschungsarbeit wurde er nun mit dem Dr. Ernst Fehrer Preis der TU Wien ausgezeichnet.

Bioorthogonale Chemie

„Die bioorthogonale Chemie hat sich ein großes Ziel gesetzt: Es geht darum, die molekulare Diagnostik sowie die Behandlung von bösartigen Erkrankungen zu revolutionieren“, so Wilkovitsch. Der Begriff „bioorthogonale Chemie“ bedeutet, dass man chemischen Reaktionen verwendet, die in körpereigene biologische Prozesse weder eingreifen noch in irgendeiner anderen Weise stören. Man verwendet Moleküle, die sich an den Vorgängen im Körper nicht beteiligen, bis sie auf maßgeschneiderte Partnermoleküle treffen. Genau dort, wo sich beide Moleküle finden, kommt es dann zu einer Bindungsspaltung und das ursprünglich maskierte Molekül wird aktiviert.

So kann man etwa erreichen, dass toxische Substanzen genau im Tumor ihre Wirkung entfalten, ohne gesunde Zellen auf dem Weg dorthin zu schädigen – inzwischen gibt es dazu bereits klinische Studien am Menschen. Auch für die Diagnostik von malignen Erkrankungen mittels bildgebender Verfahren sind solche Techniken sehr vielversprechend.

Auf die Geschwindigkeit kommt es an

Allerdings hat man dabei mit einem schwerwiegenden Problem zu kämpfen: Um den gewünschten Effekt bei sehr niedrigen Wirkstoffkonzentrationen zu erreichen, braucht man Moleküle, die sehr schnell miteinander reagieren aber zugleich eine ausreichend hohe Stabilität aufweisen. Solche Moleküle zu entwickeln ist schwierig – und genau in diesem Bereich gelangen Martin Wilkovitsch wichtige Schritte nach vorne.

Wilkovitsch stellte eine Vielzahl chemischer Verbindungen her, sogenannte Tetrazine und trans-Cyclooctene, und untersuchte ihre Charakteristik. Außerdem entwickelte er eine neue, äußerst effiziente Methode, die es ermöglicht, Tetrazine in kürzester Zeit mit unterschiedlichen Radioisotopen zu modifizieren, um sie auf diese Weise für zielgerichtete Radionuklidtherapie verwenden zu können. Ein neuentwickeltes trans-Cycloocten kann nun eine chemisch kontrollierte Bindungsspaltung im Körper höchst selektiv, mit bisher unerreichter Effizienz erzielen. Diese Erkenntnisse, sowie die Resultate erster Anwendungen, konnten bereits durch ein Patent geschützt werden. „Verglichen mit den Molekülen, die aktuell in klinischen Studien eingesetzt werden, verläuft die von uns entwickelte bioorthogonale Reaktion um Größenordnungen schneller“, sagt Martin Wilkovitsch. „Dadurch werden ganz neue medizinische Strategien und Anwendungen möglich.“

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Kontakt
Dr. Martin Wilkovitsch
Institut für Angewandte Synthesechemie
Technische Universität Wien
martin.wilkovitsch@tuwien.ac.at

Martin Wilkovitsch

Martin Wilkovitsch stammt aus dem Burgenland. Er begann im Jahr 2011 an der TU Wien Technische Chemie zu studieren und verbrachte 2016 ein Auslandssemester an der University of North Carolina at Chapel Hill, USA. Bereits in seiner Masterarbeit befasste er sich mit Tetrazinen als bioorthogonale Reaktionspartner. Unter der Anleitung von Ass.Prof. Hannes Mikula und Prof. Johannes Fröhlich vertiefte er seine Forschung und stellte schließlich im Jahr 2021 seine Dissertation fertig. Ein Postdoctoral Internship führte ihn 2021 für mehrere Monate ans Massachusetts General Hospital und die Harvard Medical School in Boston, USA, nun ist er als Postdoc an der TU Wien tätig.
Am 6. Dezember wurde Martin Wilkovitsch im kleinen Rahmen an der TU Wien mit dem Dr. Ernst Fehrer Preis ausgezeichnet. Dieser Preis wurde von Dr. Rosemarie Fehrer gestiftet, der Witwe des Erfinders und Industriellen Dr. Ernst Fehrer. Der Preis wird jährlich für besondere technische Forschungsleistungen mit praktischer Anwendbarkeit vergeben.

 

(GZ)
Quelle: Technische Universität Wien
Foto: Martin Wilkovitsch (c) TU Wien

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