Peptid-Synthese

Peptide und kleine Proteine können rekombinant oder mittels chemischer Synthese hergestellt werden. Unsere Abteilung verfügt über zwei Peptid-Syntheseautomaten. Peptide mit bis 100 Aminosäuren könne mittels Festphasensynthese unter Verwendung der Fmoc-Synthesestragtegie hergestellt werden. Die chemische Synthese der Peptide ermöglicht den Zugang zu beliebigen Modifikationen wie z. B. Chelatorkonjugationen für eine anschließende Radiomarkierung mit metallischen Nukliden, Konjugation von Flureszenzfarbstoffen für in vitro-Studien sowie die Wirkstoffkonjugation für die Anwendung in Drug-Targeting-Konzepten.

Chemische Synthese

Neben der Peptid-Synthese erfolgt die Synthese von niedermolekularen Labeling Precursoren sowie von spezifischen Bausteinen für die Festphasensynthese mit den klassischen Methoden der organischen Chemie. Schwerpunkte hierbei sind die Synthese von Komplexliganden für die Modifikation von Peptiden und Proteinen sowie von Wirkstoff-Derivaten, welche als Prodrugs an Carrier gebunden werden können.

Radiomarkierung

Zur Radiomarkierung von Tracern werden drei Strategien verfolgt. Peptide und Proteine, welche Tyrosin enthalten, werden radioaktiven Iod-Isotopen (¹²³I, ¹²⁴I, ¹²⁵I, ¹³¹I) durch elektrophile aromatische Substitution markiert.  Alternativ können  Chelatorgruppen tragende Peptide und Proteine durch Komplexierung mit Radioisotopaen wie z.B. ⁶⁸Ga, ^99mTc, ¹¹¹In, ⁹⁰Y, ¹⁷⁷Lu markiert werden. Die Markierung niedermolekularer Substanzen erfolgt entweder durch direkte Radioiodierung oder durch die Synthese und Iodierung adäquater Vorläufersubstanzen. Alternativ dazu lassen sich niedermolekuare Substanzen durch nukleophile Substitution mit radioaktiven ¹⁸F markieren.

Organverteilungsstudie

Die exakte Pharmakokinetik neuer Radiotracer und Wirkstoffe kann durch Organverteilungs-studien bestimmt werden. Hierbei wird die selektive Anreicherung der radioaktiv markierten Verbindung in ausgewählten Organen und Geweben im Gamma-Counter gemessen. Die so erhaltenen Daten sind quantitativ auswertbar und insbesondere für die Ermittlung von Struktur-Aktivitätsbeziehungen geeignet.

Nicht-invasive Kleintierbildgebung

Für die nicht-invasive Visualisierung der Biodistribution radiomarkierter Verbindungen stehen diverse Verfahren der molekularen Bildgebung zu Verfügung. In Abhängigkeit vom eingesetzten Tracer erfolgt die  Aufnahmen mit planarer Szintigraphie, SPEC/CT, PET oder Fluoreszenz/Lumineszenz-Bildgebung. Erfolgreich getestet Substanzen können im Anschluss in klinischen Studien eingesetzt werden. Dies erfolgt in unserer Abteilung für Nuklearmedizin.

Analytik (LC/MS)

Die molekulare Bildgebung ermöglicht heute den Einsatz hochspezifischer Tracer. Die zunehmende Spezifität der Tracer geht mit einer erhöhten Komplexität der eingesetzten Substanzen einher. Dies führt zu einem kontinuierlich steigenden Anspruch an die Analysenmethoden. LC/MS, der Kopplung hochauflösender Chromatographie mit Elektrospray-Massenspektrometrie, ist die Methode der Wahl für die Analyse hochmolekulare Peptide und Peptidderivate. Die hierbei verwendete Orbitrap-Technologie erlaubt eine Auflösung von bis zu 100.000, dies ermöglicht beispielsweise die Unterscheidung reduzierter und oxidierter Formen von Peptiden mit einer Masse von bis zu 10.000 Da.

Chromatographie

Die erfolgreiche Synthese komplexer Wirkstoffe und Wirkstoffkonjugate basiert auf der  Verfügbarkeit leistungsfähiger Chromatographieverfahren. Der Schwerpunkt unserer  Methoden liegt hierbei auf der Reversed-Phase High Performance Liquid Chromatographie (RP-HPLC). Dieses Verfahren kann für die Analytik und präparative Aufreinigung sowohl von niedermolekularen Substanzen als auch von Peptiden und Proteinen eingesetzt werden. Die Trennung von Proteinen und nicht denaturierenden Bedingungen erfolgt mittels Größenausschluss-Chromatographie.