Ziel ist es, über die Herstellung von sogenannten Fragmentbiliotheken aus großen Molekülen in Lungenschleim minimale bioaktive Strukturen mit antiviralen Eigenschaften zu identifizieren, die gegen das Influenzavirus wirken oder mukolytischen Eigenschaften zur Auflösung von zähflüssigem Schleim bei Patienten mit Mukoviszidose besitzen. Über eine Konjugation an hydrophile Nanopartikel sollen die Biokonjugate als Spray in die Lunge gelangen, wo sie ihre Wirkung entfalten. „Ich werde mich mit den Makromolekülen in Lungenschleim beschäftigen. Bei diesen Molekülen, auch Muzine genannt, handelt es sich um multifunktionale Glykoproteine, über deren Eigenschaften noch vieles unbekannt ist“, sagt Dr. Daniel Lauster. „Anhand von Fragmentbibliotheken möchten wir die riesigen Proteine auf minimale funktionale Einheiten trimmen, um über eine Verknüpfung an Nanopartikel neue Biomaterialen mit spezifischer Anwendung bei Grippe- oder Mukoviszidosepatienten zu generieren“, fügt er hinzu.

Die Fragen, mit denen sich die Arbeitsgruppe beschäftigen wird, gehen jedoch darüber hinaus. „Mit der sogenannten Massenphotometriemethode wird es möglich sein, sogar Einflussfaktoren bei der Muzinvernetzung auf Einzelmolekülebene zu betrachten. Dadurch können pathophysiologische Entstehungsprozesse von Lungenkrankheiten nachgestellt werden“, erklärt der technische Biologe. Daniel Lauster zufolge spielen hierbei vermutlich Entzündungsprozesse, welche mit einer erhöhten Freisetzung von Sauerstoffradikalen einhergehen, sowie veränderte Elektrolytkonzentration des umgebenden Milieus entscheidende Rollen bei der Entstehung von stark vernetztem, zähflüssigem Lungenschleim, wie er bei Mukoviszidose-Patienten vorliegt. Um antivirale Binder gegen das Grippevirus zu identifizieren, nutzen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler neben biochemischen und zellbiologischen Verfahren vor allem die mikroskaligen Thermophorese-Methode (MST) und zur Quantifizierung von Vernetzungsprozessen die Lichtstreumikroskopie bzw. Massenphotometrie. Die erwarteten Ergebnisse sind Daniel Lauster zufolge nicht nur mit Blick auf Grippeviren und Mukoviszidose relevant: „Der antivirale Aspekt des BMBF-Projekts MucPep lässt sich auch auf andere pathogene Viren, die mit Lungenmuzinen interagieren und transferieren. Die Mukolysestrategie kann auch für andere muco-obstruktive Lungenkrankheiten wie COPD oder Asthma angepasst werden“.