Forschende der Universität Wien haben neuartige fluoreszierende Peptid-Tracer entwickelt, mit denen sich der Oxytocinrezeptor gleichzeitig sichtbar machen und aktivieren lässt. Dieser Rezeptor, der auch als Liebes/Bindungshormon-Rezeptor bekannt ist, spielt eine Schlüsselrolle bei vielen Prozessen rund um das Soziale, Gesundheit und Krankheit. Die entwickelten Tracer eröffnen neue Möglichkeiten für Bildgebung und Funktionsanalysen in verschiedenen biologischen Systemen – mit weitreichender Bedeutung für die Grundlagenforschung und einem besonderen Potenzial, neue Wege in der Brustkrebsdiagnostik und -therapie zu eröffnen. Die Entwicklung der Tracer wird in der aktuellen Ausgabe der renommierten Fachzeitschrift Angewandte Chemie International Edition beschrieben und die Tracer wurden kürzlich patentiert.
Das Hormon Oxytocin ist an der Regulierung einer überraschend großen Anzahl und Vielfalt an Prozessen beteiligt. Am bekanntesten ist es für seine Rolle als Auslöser von Wehen beim Geburtsprozess, aber auch für seine Rolle beim Stillen und als Schlüsselhormon und Neurotransmitter beim Aufbau der Eltern-Kind-Bindung und Paarbindung. Diese Prozesse sind der Grund für seine Bekanntheit als Bindungs- oder Liebeshormon. Seine Wirkung entfaltet Oxytocin durch die Bindung an den Oxytocinrezeptor – einem Protein an der Zelloberfläche, das wie ein Sensor funktioniert: Es erkennt das Hormon und löst im Zellinneren Signalkaskaden aus, welche je nach Zelle und Organ in einer bestimmten biologischen Funktion resultiert. Wird dieses fein abgestimmte Zusammenspiel gestört, kann es zu Fehlfunktionen kommen. Oftmals wird eine Über- oder Unterproduktion des Oxytocinrezeptors oder eine Abweichung der ausgelösten Signalkaskade hinter solchen Fehlregulierungen vermutet. So wurde eine Beteiligung des Oxytocinrezeptors bei unterschiedlichen Krebsarten, allen voran Brustkrebs beschrieben, aber auch bei Neuroentwicklungsstörungen wie Autismus-Spektrum-Störungen.
Um den Oxytocinrezeptor und seine Rolle in Krankheit und Gesundheit besser zu verstehen sind präzise Werkzeuge notwendig, die ihn sichtbar machen und gezielt aktivieren können. Der Oxytocinrezeptor ist aber vielen anderen Proteinen sehr ähnlich, was die Entwicklung von spezifischen Werkzeugen erschwert und Forscher*innen seit langer Zeit vor eine schwierige Aufgabe stellt. Einem Team der Universität Wien in Zusammenarbeit mit der Medizinischen Universität Wien und der University of Queensland, Australien, unter Anleitung von Markus Muttenthaler ist nun die Entwicklung solcher spezifischen fluoreszenzmarkierten Werkzeuge, auch Tracer genannt, gelungen. Sie haben mit Hilfe einer patentierten Linker-Technologie Tracer entwickelt, welche den Oxytocinrezeptor spezifisch visualisieren und aktivieren können. Somit kann die Anwendung dieser Tracer Auskunft darüber geben, wo genau der Oxytocinrezeptor vorhanden ist und welche Signalkaskaden ausgelöst werden.
"Ganz besonders in der Brustkrebsforschung könnte dies ein wichtiger Durchbruch sein und eröffnet neue Chancen für eine frühzeitige Diagnostik und innovative Therapieansätze", hält der Medizinchemiker und Studienleiter Markus Muttenthaler fest. "Brustkrebs ist die häufigste Krebserkrankung und führende krebsbedingte Todesursache bei Frauen. Eine frühe Erkennung und Therapie durch spezifische Tracer, wie den neu entwickelten Oxytocinrezeptor-Tracern, könnte einen wichtigen Beitrag leisten und Licht ins Dunkel der Involvierung des Oxytocinrezeptors bringen." Die neuen Tracer ermöglichen auch die Untersuchung der Verteilung und Signalweiterleitung des Oxytocinrezeptors in unterschiedlichen Gehirnarealen. Das eröffnet die Möglichkeit, die Rolle des Oxytocinrezeptors zum Beispiel bei Autismus-Spektrum-Störungen besser zu verstehen, wo das Oxytocinsystem als vielversprechender Therapieansatz angesehen wird. Diese Tracer setzen somit einen neuen Impuls, um die Rolle des Oxytocinrezeptors gezielt und zukunftsweisend zu erforschen.
Originalpublikation:
Monika Perisic Böhm, Predrag Kalaba, Rachel S. Gormal, Maja Zupančič, Alexandra Wolf, Mia Juračić, Thomas Kremsmayr, Frédéric A. Meunier, Thierry Langer, Christian W. Gruber, Erik Keimpema, Markus Muttenthaler. Fluorescent peptide tracers for simultaneous oxytocin receptor activation and visualization. In Angewandte Chemie International Edition, 2025.
DOI: 10.1002/anie.202515180