{"id":4684,"date":"2026-08-14T13:52:41","date_gmt":"2026-08-14T11:52:41","guid":{"rendered":"https:\/\/leko.service.th-nuernberg.de\/portal-digitale-lehre\/?post_type=anleitung&p=4684"},"modified":"2026-08-17T14:20:33","modified_gmt":"2026-08-17T12:20:33","slug":"digitales-praktikum-zur-wirkstoffentwicklung","status":"publish","type":"anleitung","link":"https:\/\/leko.service.th-nuernberg.de\/portal-digitale-lehre\/anleitungen\/digitales-praktikum-zur-wirkstoffentwicklung\/","title":{"rendered":"Digitales Praktikum zur Wirkstoffentwicklung"},"content":{"rendered":"\n

In diesem Praxisbeispiel aus der Fakult\u00e4t Angewandte Chemie erfahren Sie, wie die Pandemie die Chance er\u00f6ffnet hat, altbew\u00e4hrte Konzepte von Fallbeispielen und Praktika in einem digitalen Planspiel neu zu konzipieren und somit Studierenden einen umfangreicheren Einblick in die Arbeit der Wirkstoffentwicklung in der Pharmaindustrie zu erm\u00f6glichen.<\/p>\n\n\n\n

Die Herausforderung<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

Bisher hatten die Studierenden die M\u00f6glichkeit, in den Praktika zur Wirkstoffentwicklung vor Ort praktische Erfahrungen zu sammeln und in Gruppenarbeiten Personenkompetenzen zu festigen. Die Pandemie hat diese Form der Pr\u00e4senz-Veranstaltung vor eine gro\u00dfe Herausforderung gestellt und eine Neukonzeption des gesamten Moduls erforderlich gemacht.<\/p>\n\n\n\n

Hintergrund zum Praktikum<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

Seit nunmehr 10 Jahren wird von den Professoren Dr. Stefan Heuser, Dr. Ronald Ebbert sowie Dr. Ralf L\u00f6sel das Modul \u201eWirkstoffchemie\u201c im Masterstudiengang Angewandte Chemie angeboten. Essentieller Teil des Moduls f\u00fcr die beiden Studienrichtungen Biochemie und Chemie war bisher auch ein Laborpraktikum vor Ort.  <\/p>\n\n\n\n

In diesem Praktikum wurden verschiedene Phasen der Wirkstoffentwicklung in drei unterschiedlichen Gruppen bearbeitet. Dabei wurden die Disziplinen Chemie, Biochemie, Bioanalytik sowie Pharmazeutische Chemie abgedeckt. Die Studierenden mussten sich gem\u00e4\u00df ihrer Interessen und ihres fachlichen Schwerpunktes f\u00fcr einen Themenschwerpunkt entscheiden. So stellte eine Gruppe vollkommen neue, vielversprechende Wirkstoffe her, eine zweite untersuchte diese neuen chemischen Strukturen auf ihre biologische Aktivit\u00e4t und die dritte Gruppe widmete sich generellen Eigenschaften dieser Substanzen, die essentiell f\u00fcr die Eignung als Wirkstoffe in Medikamenten sind.<\/p>\n\n\n\n

Das Praktikum deckte dabei in stark verk\u00fcrzter Form ca. die ersten vier Jahre der Medikamentenentwicklung \u2013 siehe violetter Bereich in der Abbildung 1 \u2013 ab und erm\u00f6glichte so den Einblick in die fr\u00fche Wirkstoffentwicklung in Pharmaunternehmen.<\/p>\n\n\n\n

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Abbildung 1: Allgemeines zur Wirkstoffforschung – Wirkstoffentwicklungs-Prozess<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Das digitale Konzept zum Praktikum<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

Die Pandemie hat es unausweichlich gemacht, das Praktikum in ein digitales Format zu \u00fcberf\u00fchren.  Die beteiligten Professoren haben den Kurs vollst\u00e4ndig \u00fcberarbeitet und neu konzipiert. Entstanden ist ein digitales Praktikum, welches vollst\u00e4ndig online \u00fcber einen Moodle Kurs verf\u00fcgbar ist und mit Lehrmaterialien wie Pr\u00e4sentationen, Videos und PDFs arbeitet. Zudem setzt es zu Beginn zun\u00e4chst auf Aufgaben, die von allen Studierenden individuell bearbeitet werden m\u00fcssen. Im weiteren Verlauf verlagert sich der Schwerpunkt schlie\u00dflich auf Gruppenarbeiten, bei denen die Studierenden das im Rahmen der Vorlesung Gelernte anwenden und diskutieren k\u00f6nnen.<\/p>\n\n\n\n

Anders als in der Pr\u00e4senzveranstaltung sieht das digitale Konzept keine Trennung mehr in die drei unterschiedlichen Gruppen vor. Jede*r Studierende durchl\u00e4uft im digitalen Praktikum den gleichen Prozess und erh\u00e4lt einen Einblick in den Ablauf der Wirkstoffentwicklung. Der Vorteil: die Studierenden erarbeiten und durchlaufen nicht mehr nur einzelne Aufgabenbereiche bzw. Teilabschnitte im gesamten Prozess, sondern alle gewinnen jetzt die gleichen Lernerfahrungen. Zus\u00e4tzlich f\u00f6rdert dieses Konzept das Verst\u00e4ndnis f\u00fcr die jeweils benachbarten Forschungsdisziplinen und bereitet die Studierenden zielgerichtet auf die Praxis vor, da auch in der modernen Pharmaindustrie ein Verst\u00e4ndnis f\u00fcr angrenzende Disziplinen und Fachrichtungen unabdingbar f\u00fcr die erfolgreiche Entwicklung von Medikamenten ist.<\/p>\n\n\n\n

Aufbau des digitalen Praktikums in Moodle<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

Der Moodle Kurs ist konsekutiv gestaltet. Weiterf\u00fchrende Aufgaben werden erst nach Abgabe einer L\u00f6sung zur vorangegangenen Aufgabe freigeschaltet. Die Studierenden erhalten die M\u00f6glichkeit nach jedem Abschnitt Ihre Ergebnisse anhand von Lehrvideos, Folien und anderen Medien zu \u00fcberpr\u00fcfen und werden so durch die Fallstudie geleitet.<\/p>\n\n\n\n

Mit den freigeschalteten Bereichen erhalten die Studierenden in der Fallstudie immer wieder Input und Materialien, die Sie f\u00fcr die weitere Erarbeitung ben\u00f6tigen. Da diese Materialien im Kurs hinterlegt sind, arbeiten die Studierenden zu Anfang selbstgesteuert. Erst im sp\u00e4teren Verlauf, wenn sich die Studierenden in Kleingruppen mit der K\u00fcr ihres klinischen Kandidaten f\u00fcr die klinische Erprobung eines Wirkstoffs besch\u00e4ftigen, ist die Interaktion mit den Lehrenden ein zentraler Bestandteil des Praktikums. Der Dozent schl\u00fcpft dabei zeitweise auch in die \u201eRolle eines Tierversuchs\u201c, der zur weiterf\u00fchrenden Testung der Wirkstoffe herangezogen wird.<\/p>\n\n\n\n

Ablauf der Fallstudie im Praktikum<\/h2>\n\n\n\n

Zu Anfang des digitalen Praktikums wird den Studierenden ein hypothetisches Protein der Bauchspeicheldr\u00fcse (Pankreas) vorgestellt, welches einen interessanten Ansatz zur Behandlung von Diabetes darstellt. Da angenommen wird, dass es ein sehr \u00e4hnliches Protein auch im Gehirn gibt und dieses bei Interaktion mit m\u00f6glichen Wirkstoffen gegen Diabetes im Verdacht steht, Erinnerungsverluste auszul\u00f6sen, m\u00fcssen die Studierenden eine m\u00f6glichst hohe Selektivit\u00e4t ihrer Wirkstoffe zugunsten des Proteins im Pankreas im Fokus behalten. In den folgenden Aufgaben lernen sie, wie sie zun\u00e4chst chemische Substanzen finden k\u00f6nnen, die \u00fcberhaupt mit dem Bauchspeicheldr\u00fcsen-Protein interagieren und m\u00f6glichst nicht zu Erinnerungsverlusten f\u00fchren. Diese vielversprechenden Substanzen, die sogenannten \u201eHits\u201c, m\u00fcssen von den Studierenden in zwei weiteren aufeinander aufbauenden Aufgaben anhand von detaillierteren Datens\u00e4tzen auf Ihre grunds\u00e4tzliche Eignung f\u00fcr ein Wirkstoffentwicklungsprojekt beurteilt werden. Sie k\u00f6nnen so eine ideale Leitstruktur ausw\u00e4hlen, mit der sie sich im Folgenden intensiv weiter besch\u00e4ftigen wollen. Im Verlauf des Praktikums erlangen die Studierenden dann anhand von Aufgaben, weiteren Datens\u00e4tzen und Videos genauere Kenntnisse \u00fcber die Struktur-Wirkungsbeziehungen ihrer Wirkstoffkandidaten. Sie verstehen also besser, welchen Einfluss Modifikationen der chemischen Struktur auf die biologische Aktivit\u00e4t haben.<\/p>\n\n\n\n

\"Darstellung
Abbildung 2: Folie aus der Einleitung zur Fallstudie.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Mit dem gewonnenen Wissen startet anschlie\u00dfend die Gruppenarbeit, bei der die weitere Optimierung der Leitstruktur im Fokus steht. In diesem Teil des Praktikums gibt es dann auch einen steten Austausch zwischen Studierenden und Dozenten. Die Studierenden sollen in insgesamt 3 Iterationen die Leitstruktur hinsichtlich Aktivit\u00e4t, Metabolismus und Toxizit\u00e4t derart optimieren, dass jede Gruppe am Ende der dritten Iteration einen Klinischen Kandidaten k\u00fcren kann, der die f\u00fcr die klinische Testung n\u00f6tigen Eigenschaften mitbringt. In jeder dieser drei Iterationen sollen die Studierenden ausgehend von der Leitstruktur 6 Molek\u00fcle vorschlagen, f\u00fcr die sie biologische Daten erhalten. Der Dozent schl\u00fcpft hier zun\u00e4chst in die Rolle des biologischen Testsystems und gibt den Studierenden f\u00fcr jede der sechs Substanzen biologische Aktivit\u00e4ten \u2013 jeweils f\u00fcr die beiden Proteine in der Bauchspeicheldr\u00fcse und im Gehirn. Basierend auf diesen Daten k\u00f6nnen die Studierenden dann zwei der sechs Molek\u00fcle aussuchen, um diese in einem (hypothetischen) Tierversuch auf die gew\u00fcnschte Wirkung als Diabetes Medikament zu untersuchen. Damit ist die erste Iteration abgeschlossen \u2013 zwei weitere folgen. Am Ende der dritten Iteration steht schlie\u00dflich die Wahl des Klinischen Kandidaten an. In einer finalen Abschlusspr\u00e4sentation in Videoform, wird den Studierenden der ideale klinische Kandidat vorgestellt, denn genau wie in der Praxis, l\u00e4sst das Verfahren vielf\u00e4ltige L\u00f6sungen zu. Als kleiner Ansporn werden zudem die Mitglieder der Gruppe, deren klinischer Kandidat dem idealen Ergebnis am N\u00e4chsten kommt, als informelle Sieger*innen gek\u00fcrt.<\/p>\n\n\n\n

Erfahrungen und Feedback<\/h2>\n\n\n\n

Das Praktikum in seiner digitalen Form wurde bisher drei Mal durchgef\u00fchrt. Das Feedback sowie die Evaluierungen sind durchgehend positiv. Studierenden gef\u00e4llt, dass Sie das bereits gewonnene Wissen aus den Vorlesungen an einem konkreten Fall anwenden und in die Praxis \u00fcberf\u00fchren k\u00f6nnen. Das Praktikum hat mit dem digitalen Konzept einen noch st\u00e4rkeren Projekt-Charakter erhalten.<\/p>\n\n\n\n

Der Aufwand f\u00fcr die Entwicklung eines neuen digitalen Konzepts und die \u00dcbertragung des Pr\u00e4senzpraktikums in dieses Konzept, war zu Anfang durchaus hoch. Sowohl die Struktur als auch die Materialien (Videos, Pr\u00e4sentationen, Hand-Outs) mussten neu erstellt werden. Jedoch bietet das digitale Praktikum die Chance den Aufwand vor Ort zu reduzieren und erm\u00f6glicht eine schnellere und direktere Betreuung durch die Lehrenden. So wird die aufw\u00e4ndige und zeitintensive Herstellung von Substanzen im Labor durch direkte digitale Ergebnisse abgel\u00f6st.<\/p>\n\n\n\n

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