Designer-Enzym gegen Kokainüberdosis

Berlin -

Forscher der Universität Kentucky haben Enzyme entwickelt, die Kokain im Körper besonders schnell abbauen und dadurch Überdosierungen verhindern. Durch Computer-Simulation konnten die Proteine so optimiert werden, dass sie über mehrere Tage aktiv blieben. Die Enzyme sollen künftig in der Notfallmedizin angewendet werden. Aber auch ein Einsatz zur Rückfallprophylaxe ist denkbar.

Kokain-Abhängigkeit ist gefährlich. Auch wenn der Missbrauch der Droge in den letzten Jahren leicht zurückging, sind nach Schätzungen des United Nations Office on Drugs and Crime immer noch mehr als drei Millionen Menschen in Europa regelmäßige Konsumenten. Neben den schweren Langzeitfolgen wie Schädigungen von Organen und Blutgefäßen, starkem Gewichtsverlust oder chronischen Erkrankungen der Atemwege kann eine akute Kokain-Vergiftung tödlich enden. Je nach individuellen Voraussetzungen kann geschätzt ein bis zwei Gramm oral aufgenommenes Kokain schwere kardiovaskuläre Störungen bis hin zum Herzversagen hervorrufen.

Forscher des pharmazeutischen Institutes der University of Kentucky haben nun Proteine mit enzymatischer Aktivität entwickelt, die im Blut vorhandenes Kokain schnell hydrolisieren. Die Abbauprodukte sind unwirksam und – mindestens genauso wichtig – sie schaden dem Körper nicht.

Entwickelt wurden die Enzyme zuerst am Computer. In silico – so nennt man das Design von Arzneistoffen am PC – wurde berechnet, wie ein Kokain-abbauendes Enzym gebaut sein müsste, um die Droge unschädlich machen zu können. Spezielle Software hilft dabei, die natürlichen Gegebenheiten im Körper so genau wie möglich zu imitieren.

Die Designer-Proteine wurden anschließend im Labor synthetisiert und getestet. Mit Erfolg: Das Enzym mit dem Namen CocH1 zeigte nicht nur in der Computer-Simulation die gewünschte Aktivität, sondern konnte auch in Labor- und Tierversuchen den Kokain-Abbau beschleunigen. Mit einer Halbwertzeit von acht Stunden waren die Wirkstoff-Designer allerdings noch nicht zufrieden. Je länger das Enzym aktiv im Blutkreislauf verweilt, desto länger kann auch vorhandenes oder erneut zugeführtes Kokain abgebaut werden – ein großer Vorteil für einen möglichen Einsatz zur Rückfallprophylaxe.

Während CocH1 bereits in klinischen Studien getestet wird, versuchen die Wissenschaftler, die enzymatische Aktivität noch weiter zu verbessern. Mit einer neuen Version konnte die Halbwertzeit auf weit über 100 Stunden verlängert werden. Eine einzelne Dosis des neu designten Proteins konnte in Tierversuchen 25 mg pro Kilogramm Kokain eliminieren. Der im Vergleich zu nicht behandelten Tieren deutlich verstärkte Metabolismus hielt mit nur einer Dosis über sieben Tage an.

Die bisherigen Forschungsergebnisse wecken große Hoffnung darauf, dass zum ersten Mal überhaupt eine Behandlung von Kokain-Vergiftungen möglich gemacht werden könnte. Bislang gibt es weltweit keine einzige zugelassene Therapie. Klinische Studien sollen das neue Enzym nun vom Labor in die Praxis bringen. Die Forschergruppe ist jedenfalls von seiner Entdeckung überzeugt. Das erklärte Ziel ist es, die Moleküle eines Tages als Standard-Medikation in der Notfallmedizin zur Behandlung des Kokain-Missbrauchs zu etablieren.