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Ein bisher beispielloser internationaler Kraftakt zur Entschlüsselung des zellulären Transports chemischer Substanzen mündete nun in vier bahnbrechenden Studien, die in der Fachzeitschrift Molecular Systems Biology veröffentlicht wurden. Unter der Leitung von Giulio Superti-Furga am CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften und mit Unterstützung eines internationalen Konsortiums akademischer und pharmazeutischer Partner im Rahmen der Innovative Medicines Initiative der Europäischen Union, liefert dieses über ein Jahrzehnt laufende Projekt die erste umfassende und funktionelle Kartierung chemischer Transportwege in menschlichen Zellen.
(Wien, 19. Mai 2025) Das Leben in all seinen Formen hängt von der Fähigkeit der Zellen ab, Substanzen mit ihrer Umgebung auszutauschen. Nährstoffe, Ionen und Vitamine müssen aufgenommen, während Abfallprodukte und spezielle Metaboliten ausgeschieden werden. Dieser fundamentale Prozess basiert auf Transporter-Proteinen, die in Zellmembranen eingebettet sind. Trotz ihrer zentralen Rolle war über die Funktion vieler der hunderten Transporter und ihrer Gene im menschlichen Genom bislang nur wenig bekannt – mit weitreichenden Folgen für die Forschung in Bereichen wie Krebs, Stoffwechsel- oder neurologischen Erkrankungen.
Um diesem Forschungsdefizit zu begegnen, forderte die Gruppe um Superti-Furga bereits 2015 in einem wegweisenden Artikel in der Fachzeitschrift Cell eine Intensivierung der Forschung auf diesem Gebiet. Zehn Jahre später haben das CeMM und ein internationales Konsortium den Durchbruch geschafft: Durch die Fokussierung auf die größte Familie von Transportern – die sogenannten Solute Carrier (SLCs) – konnte das bestehende Wissen mehr als verdoppelt und die Grundlage für zukünftige Durchbrüche geschaffen werden.
Ein Megaprojekt zu Membrantransportern
In einer massiven koordinierten Aktion arbeiteten 120 Forscher:innen aus 13 Institutionen in acht Ländern unter dem Namen RESOLUTE zusammen. Nach mehr als fünf Jahren intensiver Laborarbeit wurden die meisten experimentellen Daten erhoben. Das CeMM-Team – unterstützt von einigen Schlüsselpartnern und finanziert vorwiegend durch die Österreichische Akademie der Wissenschaften – widmete weitere Jahre der Harmonisierung, Integration und Interpretation der umfangreichen Datensätze.
Das Ergebnis ist eine tiefgreifende Erweiterung des biologischen Wissens über SLC-Transporter durch eine Kombination aus experimentellen und computergestützten Methoden. Die gewonnenen Erkenntnisse beleuchten die komplexe Logistik des chemischen Transports in menschlichen Zellen und bieten neue Ressourcen für die weltweite wissenschaftliche und medizinische Gemeinschaft.
„Es ist schwer, in der Geschichte der Molekularbiologie eine ähnlich starke, gezielte Initiative zu finden, die so viel Wissen und Werkzeuge zu einer einzelnen Protein-Klasse beigetragen hat – und das bei einer Gruppe, die derart relevant für menschliche Erkrankungen ist“, sagt Giulio Superti-Furga, wissenschaftlicher Direktor des CeMM und Koordinator des RESOLUTE-Konsortiums. „Mit diesen vier Studien hoffen wir, die Einstiegshürden für die Transporterforschung deutlich gesenkt und eine Welle an biomedizinischen Entdeckungen ausgelöst zu haben.“
Neben bahnbrechenden Erkenntnissen entstand durch das Projekt auch ein umfangreiches Arsenal an Reagenzien, Datensätzen und Analysewerkzeugen – allesamt öffentlich zugänglich unter: https://re-solute.eu
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„Das vielleicht wichtigste Ergebnis ist, dass wir die meisten – wenn nicht sogar alle – Solute Carrier mit funktionellen Informationen annotieren konnten und ein umfangreiches Arsenal an Werkzeugen geschaffen haben, das nun der weltweiten Forschungsgemeinschaft zur Verfügung steht. Dieses Ergebnis, das in der RESOLUTE-Wissensdatenbank gipfelt, stellt eine einzigartige Ressource und einen echten Schatz für die Gemeinschaft dar“, erklärt Ulrich Goldmann, maßgeblich für die Datenintegration verantwortlich.
Giulio Superti-Furga ergänzt: „Wir sind zutiefst dankbar für die Unterstützung durch die Innovative Health Initiative (IHI), früher Innovative Medicines Initiative (IMI) – einer Partnerschaft der EFPIA (European Federation of Pharmaceutical Industries and Associations) und der Europäischen Union – sowie für die Beiträge unserer herausragenden Partner. Ohne sie wäre dieses Projekt nicht möglich gewesen. Seit einigen Jahren trägt CeMM die Hauptverantwortung für die Validierung, Annotation, Pflege und Weiterentwicklung dieser wertvollen Plattform. Mit Blick auf die Zukunft eröffnet sich eine wertvolle Gelegenheit für Förderinstitutionen und Industriepartner, die langfristige Sicherung und Weiterentwicklung dieser Initiative aktiv mitzugestalten. Es ist keineswegs zu spät, Impulse zu setzen und Ressourcen bereitzustellen, damit dieser bedeutende Wissensschatz weiter wächst und die biomedizinische Forschung weltweit inspiriert.“
Projektmanagerin Tabea Wiedmer, die nach dem tragischen, frühen Tod von Daniel Lackner die Koordination übernahm, betont den kollaborativen Geist der Initiative: „Die Koordination eines derart großen Forschungskonsortiums war besonders während der COVID-Pandemie eine Herausforderung. Es erforderte viel Kreativität, um die Motivation und den Fokus aller Beteiligten aufrecht zu halten – aber es hat hervorragend funktioniert. Dieser Erfolg beruht wesentlich auf der effizienten Verbindung und gegenseitigen Ergänzung unterschiedlichster Fachkompetenzen.“
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Highlights der vier Schlüsselstudien:
• Metabolisches Mapping der SLC-Superfamilie:
Hunderte SLC-Gene wurden systematisch ausgeschaltet oder überexprimiert, was einzigartige metabolische und genregulatorische Signaturen offenbarte. Dabei wurden potenzielle Substrate für 71 bislang unbekannte Transporter identifiziert. SLC45A4 wurde als neuartiger Polyamin-Transporter charakterisiert. Clusteranalysen legten funktionelle Subgruppen nahe, etwa in der Osmolyten-Balance oder Glykosylierung – Funktionen, die bisher keiner spezifischen SLC-Gruppe zugeordnet waren.
• Das vollständige SLC-Interaktom:
Protein-Protein-Interaktionen für nahezu 400 SLCs wurden kartiert. Tausende neue Verbindungen kamen zum Vorschein und geben Hinweise zu Regulationsmechanismen der Transporter, etwa die Rolle von PDZ-Domänen bei der Lokalisierung oder die Rolle von Degrons bei der Protein-Stabilität.
• Erste genetische Interaktionskarte für SLCs:
In über 35.000 Doppel-Knockout-Experimenten wurden synthetisch letale Interaktionen und funktionelle Redundanzen entdeckt – darunter neue potenzielle Angriffspunkte für Therapien, insbesondere bei mitochondrialen SLCs. Beispielsweise zeigt der Zinktransporter SLC39A1 eine unerwartete Rolle bei der metabolischen Reprogrammierung und anti-apoptotischer Signalgebung in Krebszellen.
• Integrierte funktionelle Landschaft der SLCs:
Unter Nutzung der im RESOLUTE-Projekt generierten und öffentlich verfügbaren Daten wurde eine umfassende, systematische Datenbank erstellt, die biochemische und biologische Eigenschaften der SLCs kartiert. Dieser Ansatz könnte als Modell für die Integration hochdimensionaler Multi-Omics-Daten dienen.
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Neue therapeutische Chancen:
SLC-Transporter sind an einer Vielzahl von Erkrankungen beteiligt – von Krebs über neurologische Störungen bis hin zu Diabetes und erblichen Stoffwechselkrankheiten. Auch die Wirkung zahlreicher Medikamente hängt davon ab, ob sie durch spezifische Transporter Zellmembranen überwinden können.
Durch die Erweiterung des Wissensstandes und Bereitstellung essenzieller Werkzeuge bereitet RESOLUTE den Boden für innovative Therapieansätze und Fortschritte in der Präzisionsmedizin.
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Ressourcen für die Wissenschaft:
Alle im Rahmen von RESOLUTE entwickelten Reagenzien, Werkzeuge und Datensätze stehen unter https://re-solute.eu frei zur Verfügung – ein Bekenntnis zu Open Science und zur Förderung weltweiter Forschungskooperation.
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Förderhinweis:
Diese großangelegte Initiative wurde durch die Innovative Medicines Initiative 2 Joint Undertaking im Rahmen des Forschungs- und Innovationsprogramms Horizont 2020 der Europäischen Union und der European Federation of Pharmaceutical Industries and Associations (EFPIA) gefördert. Weitere Förderungen kamen von der Österreichischen Akademie der Wissenschaften und den teilnehmenden Institutionen.
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Projektübersicht:
• Beteiligte Forschende: 120
• Institutionen: 13
• Länder: 8
• Dauer: 3 Jahre Vorarbeit, 5 Jahre im Rahmen der IMI-Kooperation, 2 Jahre Datenintegration
• Veröffentlichungen: 4 Schlüsselstudien und 33 weitere Fachartikel
• Untersuchte Transporter: 447 humane Solute Carrier (SLCs)
• Zelllinienmodelle: 1.976
• Entwickelte Testsysteme (Assays): 119 Assays validiert für 74 SLCs
• Entwickelte Protein-Binder: 30
• Doppel-Knockouts: 35.421
• Protein-Protein-Interaktionen: 19.991
• Profilspezifische Daten: Expressionsprofile für 441 SLCs, Metabolom-Profile für 378 SLCs
• Annotierte Substrate: 2.044 Substrate für 329 SLCs
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Angehängtes Bildmaterial:
• Foto: Die Autor:innen der Studien (erste Reihe, v.l.n.r.: Giulio Superti-Furga, Tabea Wiedmer, Ulrich Goldmann; zweite Reihe, v.l.n.r.: Gernot Wolf, Fabian Frommelt, Rene Ladurner; dritte Reihe, v.l.n.r.: Philipp Leippe, Shao Thing Teoh) © Andreas Angermayr / CeMM
• Grafik: Schematische Darstellung von SLC-Membrantransportern © Bojan Vilagos
Zusätzliche Informationen:
Die Studie „Metabolic mapping of the human solute carrier superfamily“ erschien online in der Zeitschrift Molecular Systems Biology am 12. Mai 2025. DOI: 10.1038/s44320-025-00106-4
AutorInnen: Tabea Wiedmer, Shao Thing Teoh, Eirini Christodoulaki, Gernot Wolf, Chengzhe Tian, Vitaly Sedlyarov, Abigail Jarret, Philipp Leippe, Brianda L. Santini, Fabian Frommelt, Alvaro Ingles-Prieto, Sabrina Lindinger, Barbara M. G. Barbosa, Svenja Onstein, Christoph Klimek, Julio Garcia, Iciar Serrano, Daniela Reil, Diana Santacruz, Mary Piotrowski, Stephen Noell, Christoph Bueschl, Huanyu Li, Gamma Chi, Stefan Mereiter, Tiago Oliveira, Josef M. Penninger, David B. Sauer, Claire M. Steppan, Coralie Viollet, Kristaps Klavins, J. Thomas Hannich, Ulrich Goldmann, Giulio Superti-Furga
Die Studie „The solute carrier superfamily interactome“ erschien online in der Zeitschrift Molecular Systems Biology am 12.Mai 2025. DOI: 10.1038/s44320-025-00109-1
AutorInnen: Fabian Frommelt, Rene Ladurner, Ulrich Goldmann, Gernot Wolf, Alvaro Ingles-Prieto, Eva Lineiro-Retes, Zuzana Gelová, Ann-Katrin Hopp, Eirini Christodoulaki, Shao Thing Teoh, Philipp Leippe, Manuele Rebsamen, Sabrina Lindinger, Iciar Serrano, Svenja Onstein, Christoph Klimek, Barbara Barbosa, Anastasiia Pantielieieva, Vojtech Dvorak, J. Thomas Hannich, Julian Schoenbett, Gilles Sansig, Tamara A.M. Mocking, Jasper F. Ooms, Adriaan P. IJzerman, Laura H. Heitman, Peter Sykacek, Juergen Reinhardt, André C Müller, Tabea Wiedmer, Giulio Superti-Furga
Die Studie „The genetic interaction map of the human solute carrier superfamily“ erschien online in der Zeitschrift Molecular Systems Biology am 12. Mai 2025. DOI: 10.1038/s44320-025-00105-5
AutorInnen: Gernot Wolf, Philipp Leippe, Svenja Onstein, Ulrich Goldmann, Fabian Frommelt, Shao Thing Teoh, Enrico Girardi, Tabea Wiedmer, Giulio Superti-Furga
Die Studie „Data- and knowledge-derived functional landscape of human solute carriers“ erschien online in der Zeitschrift Molecular Systems Biology am 12. Mai 2025. DOI: 10.1038/s44320-025-00108-2
AutorInnen: Ulrich Goldmann, Tabea Wiedmer, Andrea Garofoli, Vitaly Sedlyarov, Manuel Bichler, Ben Haladik, Gernot Wolf, Eirini Christodoulaki, Alvaro Ingles-Prieto, Evandro Ferrada, Fabian Frommelt, Shao Thing Teoh, Philipp Leippe, Gabriel Onea, Martin Pfeifer, Mariah Kohlbrenner, Lena Chang, Paul Selzer, Jürgen Reinhardt, Daniela Digles, Gerhard F. Ecker, Tanja Osthushenrich, Aidan MacNamara, Anders Malarstig, David Hepworth, Giulio Superti-Furga
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Das CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften ist eine internationale, unabhängige und interdisziplinäre Forschungseinrichtung für molekulare Medizin unter wissenschaftlicher Leitung von Giulio Superti-Furga. Das CeMM orientiert sich an den medizinischen Erfordernissen und integriert Grundlagenforschung sowie klinische Expertise, um innovative diagnostische und therapeutische Ansätze für eine Präzisionsmedizin zu entwickeln. Die Forschungsschwerpunkte sind Krebs, Entzündungen, Stoffwechsel- und Immunstörungen, sowie seltene Erkrankungen und Altern. Das Forschungsgebäude des Institutes befindet sich am Campus der Medizinischen Universität und des Allgemeinen Krankenhauses Wien.
www.cemm.at
Für Rückfragen wenden Sie sich bitte an:
Stefan Bernhardt
PR & Communications Manager CeMM
Phone +43-1/40160-70 056
sbernhardt@cemm.at
CeMM
Research Center for Molecular Medicine
of the Austrian Academy of Sciences
Lazarettgasse 14, AKH BT 25.3
1090 Vienna, Austria
www.cemm.at
Die Studie „Metabolic mapping of the human solute carrier superfamily“ erschien online in der Zeitschrift Molecular Systems Biology am 12. Mai 2025. DOI: 10.1038/s44320-025-00106-4
Die Studie „The solute carrier superfamily interactome“ erschien online in der Zeitschrift Molecular Systems Biology am 12.Mai 2025. DOI: 10.1038/s44320-025-00109-1
Die Studie „The genetic interaction map of the human solute carrier superfamily“ erschien online in der Zeitschrift Molecular Systems Biology am 12. Mai 2025. DOI: 10.1038/s44320-025-00105-5
Die Studie „Data- and knowledge-derived functional landscape of human solute carriers“ erschien online in der Zeitschrift Molecular Systems Biology am 12. Mai 2025. DOI: 10.1038/s44320-025-00108-2
https://re-solute.eu Ressourcen für die Wissenschaft: Alle im Rahmen von RESOLUTE entwickelten Reagenzien, Werkzeuge und Datensätze stehen online frei zur Verfügung – ein Bekenntnis zu Open Science und zur Förderung weltweiter Forschungskooperation.
Die Autor:innen der Studien (erste Reihe, v.l.n.r.: Giulio Superti-Furga, Tabea Wiedmer, Ulrich Gold ...
Andreas Angermayr
© Andreas Angermayr / CeMM
Schematische Darstellung von SLC-Membrantransportern © Bojan Vilagos
Bojan Vilagos
Merkmale dieser Pressemitteilung:
Journalisten, Studierende, Wirtschaftsvertreter, Wissenschaftler, jedermann
Biologie, Chemie, Medizin
überregional
Forschungsergebnisse, Wissenschaftliche Publikationen
Deutsch
Die Autor:innen der Studien (erste Reihe, v.l.n.r.: Giulio Superti-Furga, Tabea Wiedmer, Ulrich Gold ...
Andreas Angermayr
© Andreas Angermayr / CeMM
Schematische Darstellung von SLC-Membrantransportern © Bojan Vilagos
Bojan Vilagos
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