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Prof. Dr. Peter H. Seeberger
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Forschungsprogramm

Forschungsprogramm

Die Wissenschaftler der Abteilung „Biomolekulare Systeme“ setzen neue Methoden zur Synthese von Zuckerketten ein. Lange Zeit kannte man die vielen natürlich vorkommenden Zucker nur als Moleküle, die etwa in Form von Saccharose (Haushaltszucker) oder Stärke dem Organismus Energie liefern und von den Pflanzen als Energiespeicher angelegt werden. Die teilweise sehr komplexen Zuckermoleküle, die zur Substanzklasse der Kohlehydrate gehören, sind allerdings auch an vielen biologischen Vorgängen beteiligt. Sie bedecken alle Zellen des menschlichen Körpers und spielen eine entscheidende Rolle bei der molekularen Erkennung von Zelloberflächen und damit bei Infektionen, Immunreaktionen und Krebsmetastasen. Komplexe Zucker sind allgegenwärtig als Zellbeschichtungen in der Natur und können damit auch für die Impfstoffentwicklung, z.B. gegen Malaria, dienen. Sie sind dadurch medizinisch von großem Interesse; erst in den vergangenen rund 20 Jahren ist die große Bedeutung der Zuckerreste an den Oberflächen von Zellen für die Biologie und die Medizin erkannt worden.

Bis vor Kurzem fehlte eine chemische Synthesemethode, um biologisch relevante Kohlehydrate mit bekannter Struktur in größeren Mengen herzustellen und sie damit für die biologische, pharmazeutische und medizinische Forschung zur Verfügung zu stellen. Jetzt konnte diese Lücke geschlossen und die erste automatisierte Syntheseapparatur entwickelt werden, um Zuckermoleküle mit anderen Zuckern oder auch Molekülen zu verknüpfen. Mit der automatisierten Kohlehydrat-Synthese wurden die Voraussetzungen für die Weiter- und Neuentwicklung von zuckerbasierten Medikamenten und Impfstoffen geschaffen. Die medizinischen Möglichkeiten, die diese Technik eröffnet, sind kaum zu überschauen: Eines der ersten Ergebnisse war eine Vollsynthese des Malariatoxins – dies soll zu einem Impfstoff gegen Malaria führen, die nach wie vor weltweit mehr als zwei Millionen Opfer jährlich fordert.

The core interests our research program currently address the following areas:

Automated oligosaccharide synthesis

  • Rapid access to monosaccharide by de-novo synthesis
  • New protecting groups
  • New Glycosylating Agents
  • New linkers for solid phase carbohydrate synthesis
  • Assembly of complex structures (in particular N-Glycans, O-Glycans)
  • Optimization of steps followingthe assembly, like deprotection, modification and conjugation
    Group members

Total Synthesis of Biologically Important Oligosaccharides

  • Tumor-associated antigens
  • HIV-related oligosaccharides
  • Bacterial cell-surface antigens
  • N-linked glycoproteins
    Group members

Chemical Synthesis and Biochemistry of Proteoglycans

  • Modular synthesis of heparin/heparan sulfates
  • Creation of heparin microarray
  • Optimization of the building blocks synthesis
  • Study of the SAR (structure-activity relationship) and the interactions between Proteoglycans and proteins
  • Automated synthesis of heparin fragments

Total Synthesis and Biological Activity of Glycosylphosphatidylinositols (GPIs)

  • Total syntheses of GPIs
  • Development of a synthetic GPI malarial vaccine
  • Elucidation of the biosynthesis of GPI
  • Immunological response to synthetic GPIs
    Group members

Development of Cabohydrate-based Vaccines

  • A fully synthetic malaria vaccine
  • Leishmania vaccine
  • Synthetic HIV vaccine
  • Synthetic TB vaccine

Microreactors for Organic Synthesis

  • (Automated) Synthesis in continuous flow Microreactors
  • Photochemistry in Microflow reactors
  • Catalysis in Microreactors
    Group members

Carbohydrate Microarrays

De novo synthesis
Group members

Nanoparticules and Colloidal Polymers

  • Quantum dots
  • Supramolecular dendrimers
  • Emulsion polymerization of nanoparticules
 
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