Arbeitsgebiete
Unsere Forschung konzentriert sich auf die Entwicklung von Molekülen, die krankheitsrelevante Kohlenhydrat–Protein-Interaktionen im Zusammenhang mit Infektionen, Entzündungskrankheiten und Krebs modulieren. Viele dieser biologischen Prozesse werden durch Lektinrezeptoren von Zellen des angeborenen Immunsystems, wie Makrophagen und dendritische Zellen, vermittelt. Diese spielen eine wichtige Rolle bei der Initiierung angeborener und adaptiver Immunreaktionen.
C-Typ-Lektinrezeptoren
Glykomimetische Liganden, die selektiv an C-Typ-Lektinrezeptoren (CLRs) binden, können als Inhibitoren des viralen Eintritts, als immunmodulatorische Wirkstoffe oder als Werkzeuge für den gezielten Wirkstofftransport dienen. Diese Liganden können an oligo- oder multivalente Träger gekoppelt werden, um funktionale Nanomaterialien für therapeutische Anwendungen zu erhalten. Wir streben kontinuierlich danach, unsere Fähigkeit zur Entwicklung effizienter und selektiver Glykomimetika zu verbessern, indem wir versuchen, ein tieferes Verständnis von Kohlenhydrat–Protein-Interaktionen auf molekularer Ebene zu gewinnen. Dazu untersuchen wir die Thermodynamik und Kinetik der Protein–Ligand-Bindung mono- und multivalenter Verbindungen mit unterschiedlichen biophysikalischen Methoden.
Sialinsäurebindende Ig-ähnliche Lektine
Sialinsäurebindende Ig-ähnliche Lektine (Siglecs) sind Immunrezeptoren, die Sialinsäure-haltige Glykane erkennen. Typischerweise dienen Sialoglykane als selbstassoziierte molekulares Muster und senden ein „Friss mich nicht“-Signal an das Immunsystem. Bei Krebserkrankungen führt die genetische Fehlregulation der Glykosylierung häufig zu einer verstärkten Sialylierung von Tumorzellen, was zur Unterdrückung von Immunfunktionen beiträgt. Unser Ziel ist es, die Sialoglykan–Siglec-Achse mit glykomimetischen Wirkstoffen zu adressieren, um ruhende Immunzellen in der Tumormikroumgebung zu reaktivieren.
Menschliche Chitinase-ähnliche Proteine
Menschliche Chitinase-ähnliche Proteine (CLPs) haben sich aus Chitin-abbauenden Enzymen entwickelt und übernehmen vielfältige Funktionen im Zusammenhang mit der Immunhomöostase, Zellproliferation und Gewebe-Remodeling. Eine Fehlregulation von CLPs wird mit Entzündungen, Fibrose und Krebs in Verbindung gebracht. Ihre weitreichende Fähigkeit zur Modulation zellulärer Prozesse ist unabhängig von der Chitin-Erkennung und erfolgt stattdessen über die Aktivierung zellulärer Signaltransduktionskaskaden. Dennoch können Liganden, die an die konservierte Chitin-Bindetasche binden, krankheitsrelevante CLP-Funktionen modulieren. Wir erforschen die Mechanismen der molekularen Erkennung von Chitin-Oligosacchariden und niedermolekularen Liganden in CLPs, um ihr therapeutisches Potenzial zu untersuchen.
Multivalente Glykokonjugate
Natürliche Glykane auf Zelloberflächen bestehen häufig aus wiederholten Einheiten komplexer Oligosaccharide. Daher haben sich Lektinrezeptoren so entwickelt, dass sie diese multivalenten Strukturen mit hoher Affinität erkennen, anstatt monomere Kohlenhydrate zu binden. Folglich kann die Präsentation monovalenter Glykomimetika auf einem oligo- oder multivalenten Träger die Bindungsaffinität von Lektinliganden erheblich verbessern. Eine besondere Herausforderung bei der Gestaltung dieser Moleküle ist die Auswahl geeigneter Linker-Motive. Mithilfe verschiedener biophysikalischer Methoden wollen wir das Zusammenspiel zwischen den strukturellen Eigenschaften von Linker-Motiven, den Konformationseigenschaften der Liganden und der Energetik der Rezeptorbindung besser verstehen, um einen rationalen Ansatz für das Design dieser Moleküle zu ermöglichen.
GlycoDETECT: Erkennung von Kohlenhydrat-Signaturen zirkulierender Tumorzellen
Ein entscheidender Schritt bei der Bildung von Metastasen ist die Ablösung einzelner Tumorzellen vom Primärtumor und deren Verbreitung über den Blutkreislauf. Der Nachweis und die Isolierung zirkulierender Tumorzellen (CTCs) aus peripheren Blutproben ermöglichen deren Nutzung als prognostische Marker zur Überwachung der Behandlungseffektivität. Wir entwickeln chemische Werkzeuge für diese Aufgabe, die auf der spezifischen Kohlenhydratnutzung und den Glykan-Signaturen von CTCs basieren.
