Peptide in der Forschung: Was Aminosäureketten leisten können — und warum die Dosis entscheidend ist
Peptide sind seit geraumer Zeit Gegenstand biochemischer Studien. Es geht dabei nicht mehr nur um akademische Grundlagenforschung, bestimmte Peptidverbindungen werden in Laboruntersuchungen auf ihre physiologischen Wirkungen hin überprüft. Das Interesse daran wächst — sowohl in Wissenschaft und Medizin als auch bei informierten Laien. Was Peptide im Einzelnen sind, wie man sie einteilt, wo praktische Schwierigkeiten bei ihrer Handhabung liegen, lässt sich heute viel gezielter beantworten als vor zehn Jahren.
Was sind Peptide, und wie werden sie eingeteilt?
Peptide sind kurze Ketten von Aminosäuren, die über Peptidbindungen miteinander verbunden sind. Die Grenze zwischen Peptid und Proteinen liegt bei etwa 50 Aminosäuren; kürzere Ketten werden als Oligopeptide (2 bis 10), längere als Polypeptide bezeichnet.
In der biochemischen Forschung werden Peptide ihrer Herkunft und Funktion entsprechend eingeteilt. Endogene Peptide sind körpereigene Verbindungen mit regulatorischen Funktionen, bekanntestes Beispiel ist das Insulin oder Oxytocin. Synthetische Peptide werden für Forschungszwecke hergestellt und besitzen definierte Sequenzen, die natürlichen Vorbildern nachahmen oder neue Eigenschaften kombinieren.
Ein Beispiel für ein Forschungspeptid ist das BPC-157 (Body Protection Compound-157), ein Pentadekapeptid aus 15 Aminosäuren. Es wurde als erstes aus dem menschlichem Magensaft isoliert und wird seither in vielen Tiermodellen untersucht. In Studien, wie einer Arbeit von Sikiric et al. (2018) in Current Pharmaceutical Design, werden Effekte auf Geweberegeneration und entzündliche Prozesse beschrieben. Für den klinischen Einsatz am Menschen fehlen bislang kontrollierte Phase-III-Studien.
Rekonstitution lyophilisierter Peptide: Konzentration, Volumen, Einheiten
Lyophilisierte, gefriergetrocknete, Peptide erhält man als weißes Pulver in Fläschchen abgefüllt. Vor der Verwendung müssen sie in einem geeigneten Lösungsmittel, üblicherweise bakteriostatischem Wasser (BAC-Water), rekonstruiert werden. Dies ist technisch schwieriger als es zunächst aussieht. Die Konzentration der fertigen Lösung ergibt sich nun aus dem Verhältnis der eingewogenen Peptidmenge in mg zu dem zugesetzten Lösungsmittelvolumen in ml. Löst man bspw. 5 mg BPC-157 in 2 ml BAC-Water, beträgt die Konzentration 2,5 mg/ml. Daraus ergibt sich dann, wieviel Volumen bei einer bestimmten Einzeldosis aufgezogen werden muss.
Hierbei kommt noch ein weiterer Umstand erschwerend hinzu: die in Forschungskreisen gebräuchlichen Insulinspritzen sind nicht in ml, sondern in Insulineinheiten (IU) skaliert; eine Standardinsulinspritze von 1 ml Volumen ist 100 IU groß. Die Umrechnung IU in ml ist also direkt von der Konzentration der eigenen Lösung abhängig und muß für jede Rekonstitution neu berechnet werden.
Für diese Berechnungsschritte, Konzentration, ml pro Dosis und die entsprechende IU-Marke auf der Spritze, ist ein Peptidrechner ganz hervorragend. Er nimmt Peptidmenge, BAC-Water-Volumen, gewünschte Dosis und Spritzengröße entgegen und gibt sofort alle erforderlichen Werte aus.
Stabilität, Lagerung und Qualität
Neben der richtigen Rekonstitution ist auch die Lagerung lyophilisierter Peptide für deren Stabilität wichtig. Gefriergetrocknete Peptide sind meist bei -20 °C bis -80 °C lagerfähig und können je nach Substanz mehrere Jahre stabil gelagert werden. Rekonstituierte Lösungen sind dagegen viel empfindlicher: BAC-Wasser mit 0,9 % Benzylalkohol als Konservierungsmittel hat die Haltbarkeit geöffneter Lösungen auf üblicherweise 28 Tage bei Kühlung (2-8 °C) verlängert, sofern die Lösung nicht kontaminiert wurde. Für die Qualität synthetischer Peptide sind mehrere analytische Parameter von Bedeutung.
Die Reinheit wird meist mittels HPLC (High Performance Liquid Chromatography) ermittelt, Forschungsqualität liegt ab 98 % Reinheit vor. Die Identität des Peptids wird über Massenspektrometrie (MS) verifiziert, die neben der Bestimmung der Molekülmasse auch die genaue Aminosäuresequenz bestätigt. Zuverlässige Anbieter versehen jede Charge ihrer Produkte mit einem Certificate of Analysis (CoA), in dem HPLC-Reinheit, MS-Daten und Chargennummer verzeichnet sind.
Ein weiteres Qualitätskriterium ist der Endotoxingehalt. Bakterielle Lipopolysaccharide (LPS) können Peptidpräparate kontaminieren und in biologischen Systemen Entzündungsreaktionen auslösen. Zur Messung des Endotoxingehaltes wird der Limulus-Amöbozyten-Lysat-Test (LAL-Test) standardmäßig verwendet; für viele Forschungsanwendungen gelten Werte unter 1 EU/mg als akzeptabel.
Rechtlicher Rahmen und Verwendungszweck
In der Europäischen Union unterliegen synthetische Peptide je nach Verwendungszweck unterschiedlichen Rechtsregimen. Die Verwendung als Forschungschemikalien ist für laboratorische Untersuchungen erlaubt, die Anwendung am Menschen als nicht zugelassenes Arzneimittel ist nicht erlaubt. Die klinische Zulassung erfolgt über die European Medicines Agency (EMA). Peptide, für die kein abgeschlossenes Zulassungsverfahren vorliegt, dürfen in der EU nicht als Therapeutika vermarktet oder vertrieben werden.
Forschungseinrichtungen, die mit Peptiden arbeiten, unterliegen je nach Einsatzgebiet den Regularien der Richtlinie 2010/63/EU zum Schutz der für wissenschaftliche Zwecke verwendeten Tiere sowie nationalen Chemikalienrecht. Wer Peptide bezieht, sollte sich vorab über die geltenden Vorschriften im jeweiligen Mitgliedsstaat informieren.
Die wissenschaftliche Auseinandersetzung mit Peptidverbindungen wird vor einem klaren Methodenproblem stehen: Viele der verfügbaren Daten stammen aus Tiermodellen, deren Übertragbarkeit auf den Menschen oft zufällig ist. Wollen wir belastbare Schlussfolgerungen für die Humanphysiologie ziehen, werden wir um klinische Studien mit ausreichender Fallzahl, Kontrollgruppen und LangzeitFollow-up nicht herumkommen. Bis dahin bleibt die Peptidforschung ein vielversprechendes, aber in vielen Bereichen noch offenes Feld.
