Aktuelle Veranstaltungen

Dr. Florian Kreppel
Division of Gene Therapy
Universität Ulm
florian.kreppel@uni-ulm.de

Kurzzusammenfasssung:

Ein neuer Ansatz zur Eindämmung von schwerwiegenden Krankheiten wie AIDS, Malaria oder Hepatitis C liegt in der präventiven Behandlung durch genetische Impfungen. Hierbei soll das Immunsystem den Kampf gegen den Erreger dadurch lernen, dass lediglich Teile der Erreger-Erbsubstanz  statt eines abgeschwächten Erregers verabreicht werden. Dabei kommen spezielle Genfähren zum Einsatz, die das Erbgut in den Körper transportieren. Bislang allerdings befindet sich dieser Impfansatz noch in der Forschung. Ein Problem liegt darin, dass die Impfstoffkandidaten nicht in der Lage sind, die Abwehrzellen des Körpers genau genug anzusprechen und eine entsprechend starke Immunantwort anzukurbeln. Genau hier soll die DENOVO-Technologie ansetzen, die vom Team um Florian Kreppel entwickelt wurde.

DENOVO ("Development of a novel genetic vaccine platform") ist eine Plattformtechnologie, mit der sich die bei genetischen Impfungen benötigten Transportvehikel für das Erreger-Erbgut gezielt verbessern lassen. Die Forscher wollen dabei die Mikro-Shuttles mit einer speziellen chemischen Oberflächenstruktur versehen, so dass sie von speziellen Abwehrzellen wie zum Beispiel  Fresszellen, als fremd erkannt und bekämpft werden. Wesentliche Bestandteile der Technologie, die für verschiedene Genfähren-Modelle einsetzbar ist, sind bereits patentiert und haben ihre Machbarkeit im Tiermodell demonstriert. Im Rahmen von GO-Bio wollen die Forscher die Technologie für den Markt weiterentwickeln und eine Firma gründen. Geschäftsmodell ist neben Lizenzvergaben für die Technologie-Plattform langfristig auch die präklinische Entwicklung von eigenen Produktkandidaten.

Prof. Roland Lauster
Fachgebiet Medizinische Biotechnologie
Technische Universität Berlin
lauster@drfz.de

Kurzzusammenfassung:

Nicht nur in Europa ist die Anzahl und die Verbreitung von Allergien in den vergangenen Jahrzehnten rasant angestiegen. Bisher kann die Medizin die Auswirkung neuer natürlicher und synthetischer Substanzen immer erst im Nachhinein feststellen. Adäquate Methoden, um komplexe Wechselwirkungen mit menschlichen Organen im Vorfeld unter realen Bedingungen zu testen, gibt es bislang nicht. Ein Team um Ronald Lauster will nun Abhilfe schaffen. Mit einem Multi-Organ-Bioreaktor im Chipformat sollen Substanzen schon vor einer Exposition am Menschen getestet und Verbraucher-relevante Reaktionen vorhergesagt werden. Ein Chip soll dabei sechs Wachstumskammern mit jeweils drei Organsegmenten umfassen. In den Kammern werden verschiedene Organmodelle wie Herz oder Leber in vitro herangezogen. Mithilfe von fluoreszenzbasierten Verfahren wird dann eine Online-Analyse von Schlüsselprozessen ermöglicht.

Langfristig sollen damit alle Daten zur Aufnahme und Verteilung von Substanzen im Körper, ihrem biochemischen Um- und Abbau, ihrer Ausscheidung und möglichen schädlichen Auswirkungen erfasst werden. Diese Tests werden von Experten unter dem Kürzel ADMET zusammengefasst. Im Rahmen von GO-Bio soll es innerhalb von drei Jahren zum ersten Tauglichkeitstest des Geräts für einige ausgewählte Parameter geben (DMT-Test). Danach ist die Gründung eines Unternehmens geplant, das auf der Basis des neuartigen Bioreaktors Substanzen im Auftrag testen kann – zum Beispiel Inhaltsstoffe von Kosmetika.

Christian Wiest
seit 2010:  Mitgründer und Geschäftsführer iThera Medical GmbH
christian.wiest@ithera-medical.com

Prof. Vasilis Ntziachristos
Institut für Biologische und Medizinische Bildgebung
Helmholtz Zentrum München
v.ntziachristos@helmholtz-muenchen.de

Kurzzusammenfassung:

Die Entwicklung des Mikroskops vor gut 400 Jahren hat der Wissenschaft ungeahnte Einblicke ermöglicht. Bei lebenden Organismen stößt die konventionelle Lichtmikroskopie jedoch schon lange an ihre Grenzen. So sind etwa nur Außenansichten von Objekten möglich. Ein Blick in tiefere Ebenen bleibt verwehrt. Vasilis Ntziachristos vom Helmholtz Zentrum München hat diese Grenzen überwunden: Mit extrem kurzen Laserblitzen dringt er zentimetertief in lebendes Gewebe vor. Durch Absorption der Laserblitze erwärmen sich Zellen und Moleküle und dehnen sich aus. Die so entstehenden winzigen Druckwellen können als schwache Ultraschallsignale aufgezeichnet werden.

Aus den Schallsignalen errechnen die Wissenschaftler in Echtzeit ein hoch aufgelöstes Bild aus dem Inneren des Organismus. Um diese „Multi-Spektrale Opto-akustische Tomographie“ (MSOT) zur Produktreife zu entwickeln und zu vermarkten, wurde im Jahr 2010 die iThera Medical GmbH gegründet. Mit Hilfe einer einjährigen Förderung im Rahmen von GO-Bio konnten die Mitarbeiter der Firma rund um Geschäftsführer Christian Wiest einen Prototypen bauen, der seit November 2010 in der Forschungsabteilung eines großen US-Pharmaunternehmens in der präklinischen Forschung getestet wird.

In den nächsten beiden Jahren der GO-Bio-Förderung will iThera Medical die Entwicklung eines weiteren Prototypen vorantreiben, der mit einer Handsonde ausgestattet für Untersuchungen am Menschen eingesetzt werden kann. Außerdem sollen Kontrastmittel entwickelt werden, die speziell auf den Einsatz bei Patienten mit kardiovaskulären Erkrankungen abgestimmt sind. In diesem Gebiet soll am Ende der Förderphase (2013) auch der Markteintritt in der humanmedizinischen klinischen Bildgebung erfolgen.

Priv.-Doz. Dr. Knut Ohlsen
Institut für Molekulare Infektionsbiologie
Universität Würzburg
knut.ohlsen@mail.uni-wuerzburg.de

Kurzzusammenfassung:

Mehr als vier Millionen Patienten in Europa werden jedes Jahr im Krankenhaus das Opfer einer bakteriellen Infektion. Der häufigste Erreger von Hospitalinfektionen ist das Bakterium Staphylococcus aureus. In Industrienationen wird das zunehmend ein Problem, denn bis zu 50% dieser Erreger sind inzwischen resistent gegenüber einer Behandlung mit Standardantibiotika. Treffen derartig multiresistente Keime auf immungeschwächte oder ältere Menschen, kann es zum Tod führen. Das Forscherteam um Knut Ohlsen will dagegen nun mit einer Antikörper-basierten Immuntherapie angehen. Diese soll Betroffenen helfen, das Bakterium mithilfe des eigenen Immunsystems zu bekämpfen. Der Antikörper richtet sich dabei gegen spezielle Eiweiße des Bakteriums und bindet diese. Im Mausmodell konnten dadurch schwere Krankheitsverläufe verhindert und die Sterblichkeitsrate gesenkt werden.

Im Rahmen von GO-Bio wollen die Wissenschaftler um Ohlsen den Mausantikörper nun humanisieren und im Anschluss als Medikamentenkandidat bis zur klinischen Prüfung weiterentwickeln. Alle weiteren Schritte in der Medikamentenentwicklung bis zur Marktreife sollen gemeinsam mit einem strategischen Partner aus der Pharmaindustrie erfolgen. Langfristig ist die Gründung eines Unternehmens geplant, das aufbauend auf dem ersten Antikörper an weiteren Immuntherapeutika gegen Infektionserreger arbeiten will.

Eigentlich gibt es biobasierte Kunststoffe schon sehr lange. Im Zuge des Erdölbooms verloren sie jedoch an Bedeutung und rückten erst nach der Jahrtausendwende wieder verstärkt in den Fokus von Forschung und Entwicklung. Biokunststoffe lassen sich aus einer Vielzahl pflanzlicher Rohstoffe herstellen. Diese Rohstoffe sind organischer Natur und können aus der land- oder forstwirtschaftlichen Produktion stammen. Unterschieden werden muss zwischen biologisch abbaubaren, gegebenenfalls petrochemischen Kunststoffen und Biokunststoffen, die aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt werden. Um die Unterscheidung zu erleichtern, gibt es eine Vielzahl an Normen und Zertifizierungssystemen. Trotz hoher Marktzuwächse in den letzten Jahren stehen Biokunststoffe immer noch am Anfang ihrer Entwicklung. Bisher machen sie mengenmäßig nicht mehr als 2 % des Gesamtmarkts aus.

Die Forstwirtschaft ist von großer Relevanz für die Bioökonomie.  Während die traditionellen Nutzungsbereiche, wie die Säge- und Holzindustrie, weiterbestehen, kommen andere Anwendungsgebiete hinzu: Papier-Verbundsysteme, High-Tech-Produkte wie Nanocellulosen oder holzbasierte Komponente für den 3D-Druck. Bei einer Steigerung der Holzproduktion muss berücksichtigt werden, dass Wälder häufig mehrere Funktionen erfüllen. Neben der Holzproduktion dienen sie der Erholung und leisten einen Beitrag zum Boden-, Erosions- und Klimaschutz. Damit all diese Funktionen erhalten und der Wald intakt bleibt, sind eine Reihe politischer Maßnahmen empfehlenswert.

Wie viele fossile und wie viele biogene Rohstoffe werden in der chemischen Industrie in Deutschland verwendet? Wie sieht es mit der weltweiten Produktionskapazität für Biokunststoffe aus und wie viel Umsatz macht die biobasierte Bioökonomie in Europa?

Antworten gibt die Marktanalyse der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe.
Sie finden sie hier: Basisdaten biobasierter Produkte

Christian Wiest
seit 2010:  Mitgründer und Geschäftsführer iThera Medical GmbH

christian.wiest@ithera-medical.com

Prof. Vasilis Ntziachristos
Institut für Biologische und Medizinische Bildgebung
Helmholtz Zentrum München

v.ntziachristos@helmholtz-muenchen.de,

Kurzzusammenfassung

Die Entwicklung des Mikroskops vor gut 400 Jahren hat der Wissenschaft ungeahnte Einblicke ermöglicht. Bei lebenden Organismen stößt die konventionelle Lichtmikroskopie jedoch schon lange an ihre Grenzen. So sind etwa nur Außenansichten von Objekten möglich. Ein Blick in tiefere Ebenen bleibt verwehrt. Vasilis Ntziachristos vom Helmholtz Zentrum München hat diese Grenzen überwunden: Mit extrem kurzen Laserblitzen dringt er zentimetertief in lebendes Gewebe vor. Durch Absorption der Laserblitze erwärmen sich Zellen und Moleküle und dehnen sich aus. Die so entstehenden winzigen Druckwellen können als schwache Ultraschallsignale aufgezeichnet werden.

Aus den Schallsignalen errechnen die Wissenschaftler in Echtzeit ein hoch aufgelöstes Bild aus dem Inneren des Organismus. Um diese „Multi-Spektrale Opto-akustische Tomographie“ (MSOT) zur Produktreife zu entwickeln und zu vermarkten, wurde im Jahr 2010 die iThera Medical GmbH gegründet. Mit Hilfe einer einjährigen Förderung im Rahmen von GO-Bio konnten die Mitarbeiter der Firma rund um Geschäftsführer Christian Wiest einen Prototypen bauen, der seit November 2010 in der Forschungsabteilung eines großen US-Pharmaunternehmens in der präklinischen Forschung getestet wird.

In den nächsten beiden Jahren der GO-Bio-Förderung will iThera Medical die Entwicklung eines weiteren Prototypen vorantreiben, der mit einer Handsonde ausgestattet für Untersuchungen am Menschen eingesetzt werden kann. Außerdem sollen Kontrastmittel entwickelt werden, die speziell auf den Einsatz bei Patienten mit kardiovaskulären Erkrankungen abgestimmt sind. In diesem Gebiet soll am Ende der Förderphase (2013) auch der Markteintritt in der humanmedizinischen klinischen Bildgebung erfolgen.

Priv.-Doz. Dr. Knut Ohlsen
Institut für Molekulare Infektionsbiologie
Universität Würzburg

knut.ohlsen@mail.uni-wuerzburg.de

Kurzzusammenfassung

Mehr als vier Millionen Patienten in Europa werden jedes Jahr im Krankenhaus das Opfer einer bakteriellen Infektion. Der häufigste Erreger von Hospitalinfektionen ist das Bakterium Staphylococcus aureus. In Industrienationen wird das zunehmend ein Problem, denn bis zu 50% dieser Erreger sind inzwischen resistent gegenüber einer Behandlung mit Standardantibiotika. Treffen derartig multiresistente Keime auf immungeschwächte oder ältere Menschen, kann es zum Tod führen. Das Forscherteam um Knut Ohlsen will dagegen nun mit einer Antikörper-basierten Immuntherapie angehen. Diese soll Betroffenen helfen, das Bakterium mithilfe des eigenen Immunsystems zu bekämpfen. Der Antikörper richtet sich dabei gegen spezielle Eiweiße des Bakteriums und bindet diese. Im Mausmodell konnten dadurch schwere Krankheitsverläufe verhindert und die Sterblichkeitsrate gesenkt werden.

Im Rahmen von GO-Bio wollen die Wissenschaftler um Ohlsen den Mausantikörper nun humanisieren und im Anschluss als Medikamentenkandidat bis zur klinischen Prüfung weiterentwickeln. Alle weiteren Schritte in der Medikamentenentwicklung bis zur Marktreife sollen gemeinsam mit einem strategischen Partner aus der Pharmaindustrie erfolgen. Langfristig ist die Gründung eines Unternehmens geplant, das aufbauend auf dem ersten Antikörper an weiteren Immuntherapeutika gegen Infektionserreger arbeiten will.

Prof. Dr. Joachim Hauber
Leiter Abteilung Zellbiologie und Virologie
Heinrich-Pette-Institut für Experimentelle Virologie und Immunologie,
Hamburg

 joachim.hauber@hpi.uni-hamburg.de

Kurzzusammenfassung

An der Immunschwächekrankheit Aids leiden viele Menschen, die Zahl der HIV-Infizierten wird derzeit auf rund 40 Millionen Menschen geschätzt. Trotz jahrzehntelanger Forscher ist bislang kein Ansatz gefunden worden, diese Menschen zu heilen. Bestehende Medikamente richten sich lediglich gegen die Vermehrung des Aids auslösenden HI-Virus (HIV) und können die Krankheit bestenfalls in Schach halten. Eine einmal bestehende Infektion kann nicht wieder rückgängig gemacht werden, weil sich das Virenerbgut stabil in die DNA der Wirtszelle integriert und damit der genetische Bauplan zur Produktion immer neuer Viren im Körper der Betroffenen verbleibt. Die Arbeiten von Joachim Hauber am Heinrich-Pette-Institut für Experimentelle Virologie und Immunologie in Hamburg, die gemeinsam mit Kollegen um Frank Buchholz vom Max-Planck-Institut für molekulare Zellbiologie in Dresden erfolgen, durchbrechen nun erstmals diesen Teufelskreis: Die Forscher haben ein Verfahren gefunden, das Erbgut von HI-Viren in den infizierten Zellen komplett zu entfernen. Dabei benutzen sie das Enzym Rekombinase als molekulare Schere, die mithilfe eines biotechnologischen Verfahrens so optimiert wurde, dass sie das Viren-Erbgut zielgenau erkennt und aus dem Genom betroffener Zellen herausschneidet.Auf der Basis dieser in Zellkulturen etablierten Methode wollen Hauber und sein Team nun im Rahmen von GO-Bio ein gentherapeutisches Verfahren entwickeln, das auch beim Menschen funktioniert. Dies umfasst zunächst sowohl die Optimierung der Rekombinase-Herstellung als auch die Prüfung geeigneter Verfahren des Gentransfers mithilfe viraler Transportsysteme (Vektoren), um das Enzym in das Genom der infizierten Zellen hineinzuschleusen. Hierbei wollen die Wissenschaftler auf bereits etablierte Technologien der somatischen Gentherapie zurückgreifen. Die Behandlung der Patienten soll mit einem ex vivo-Ansatz erfolgen: Zunächst werden dem Patienten infizierte Zellen entnommen, behandelt und anschließend wieder zugeführt. Die Umsetzung dieser Therapie ist im Rahmen einer noch zu gründenden Firma geplant, die die klinische Anwendung – gemeinsam mit Partnern – übernehmen wird.

Dr. Heiko Funke-Kaiser
Center for Cardiovascular Research/Institut für Pharmakologie
Charité-Universitätsmedizin, Berlin

heiko.funke-kaiser@charite.de

Kurzzusammenfassung

Bluthochdruck ist neben Diabetes mellitus ein entscheidender Risikofaktor und Auslöser für Gefäßerkrankungen sowie Nieren- und Herzschwäche, die zum Versagen der Organfunktion führen können. Bisherige Behandlungsstrategien, die insbesondere auf blutdrucksenkenden Mitteln beruhen, können das Organversagen allerdings nur verlangsamen, nicht gänzlich verhindern. Funke-Kaiser und sein Team haben nun in Zellen einen speziellen Signalweg identifiziert, dessen Aktivierung bei Diabetes und bluthochdruckbedingtem Herz- und Nierenversagen offenbar eine entscheidende Rolle spielt: Der sogenannte Renin-/Prorenin-Rezeptor-Signalweg. Es gelang ihnen bereits, einzelne Komponenten, Funktionsweise und Bindungspartner dieses Signalweges zu entschlüsseln. Aus Sicht der Wissenschaftler könnte die gezielte Hemmung einzelner Bestandteile dieses RER-Signalweges eine Möglichkeit sein, Organschäden im Zusammenhang mit diesen Krankheiten zu verhindern.

Im Rahmen des GO-Bio-Projektes wollen die Wissenschaftler um Funke-Kaiser in einem ersten Schritt ein Testverfahren etablieren, mit dem sie die Aktivität des RER-Signalwegs in Reaktion auf verschiedene Substanzen untersuchen können. Im Anschluss sollen daraus die vielversprechendsten Kandidaten mit hemmender Wirkung herausgefiltert und als orales Medikament für Patienten mit Herzschwäche und Diabetes entwickelt werden. Langfristig wollen die Forscher eine neue Medikamentenklasse der Renin-/Prorenin-Rezeptor-Blocker im Rahmen eines noch zu gründenden Unternehmens auf den Markt bringen.

Dr. Dieter Peschen
Fraunhofer Institut für Molekularbiologie und Angewandte Ökologie, Aachen

dieter.peschen@ime.fraunhofer.de

Kurzzusammenfassung

Die Kraut- und Knollenfäule gilt als weltweit gefährlichste Krankheit bei Kartoffeln und ist auch in Deutschland das dominierende Problem im Kartoffelanbau. Sie wird durch den Pilz Phytophtora infestans ausgelöst und muss bislang mit Fungiziden behandelt werden, weil es mit bisherigen Züchtungsmethoden noch nicht gelang, diesen Schadpilz in den Griff zu bekommen. Dieter Peschen verfolgt nun im Rahmen seines Go-Bio-Projektes einen biotechnologischen Ansatz, der Kartoffelpflanzen gezielt gegen diesen Pilzbefall schützen soll. Das Verfahren beruht dabei auf der Nutzung von Antikörpern, die den Pilz genau erkennen sollen. Zusätzlich werden die Antikörper mit einem Fungizid gekoppelt, das den Pilz abtötet. Der genetische Bauplan dieser Fusionsproteine aus Antikörper und Fungizid werden in die Pflanze integriert, so dass sie daraufhin selbst Antikörper produzieren kann. Auf diese Weise erhält die Kartoffelpflanze eine spezifische Resistenz, die sie unempfindlich gegenüber dem Pilz macht.

Peschen will dieses Verfahren in einem noch zu gründenden Unternehmen für den Markt etablieren und die entwickelten gentechnisch veränderten Pflanzensorten an Saatgutkonzerne verkaufen. Langfristig soll das Anwendungsspektrum der Technologie erweitert werden, um neben der Kartoffel noch weitere gentechnisch veränderte Nutz- und Zierpflanzen mit intergrierten Resistenzen gegen weitere Schädlinge zu entwickeln.

Dr. Ludger Große-Hovest ; Gundram Jung
seit 2010:  Geschäftsführer und Gründer der Synimmune GmbH
ludger.grosse-hovest@uni-tuebingen.de

Kurzzusammenfassung:

Die Antikörper des Immunsystems dienen im Körper dazu, Krankheitserreger zu erkennen, um sie anschließend zu entsorgen. Mit biotechnologischen Verfahren lassen sich humanisierte monoklonale Antikörper herstellen, die auf bestimmte Oberflächenmerkmale von entarteten Krebszellen ansprechen und diese für das Immunsystem sichtbar machen. Allerdings ist die Wirkung einer Antikörperbehandlung oft begrenzt und hält nur kurz an. Gundram Jung und Ludger Große-Hovest wollen durch die gentechnische Optimierung der Antikörper die Effizienz und Wirksamkeit deutlich steigern. In der ersten Phase der GO-Bio-Förderung wurde die Plattform-Technologie ausgebaut, mit der sowohl monospezifische als auch bispezifische Antikörper optimiert werden können. Am weitesten entwickelt ist ein Fc-Teil optimierter monoklonaler Antikörper gegen Leukämie, der im Rahmen eines klinischen Heilversuchs Anfang 2010 schon bei Patienten eingesetzt wurde. Mitte 2012 ist der Beginn der klinische Studie Phase I angesetzt. In der zweiten Förderphase sollen zudem bispezifische Antikörper gegen Leukämie sowohl in  präklinischen als auch klinischen Studien getestet sowie weitere monoklonale Antikörper gegen solide Tumore erforscht werden. Hergestellt werden die Antikörper in dem neu errichteten GMP-Zentrum am Zentrum für Klinische Transfusionsmedizin der Universität Tübingen. Für die weitere Entwicklung der optimierten Antikörper haben Jung und Große-Hovest 2010 die Synimmune GmbH gegründet. Derzeit wird mit verschiedenen Investoren verhandelt, um die präklinische und klinische Entwicklung zu finanzieren.

Dr. Ricardo M. Biondi
Gruppenleiter „PhosphoSites“, Johann Wolfgang von Goethe-
Universität, Frankfurt/Main

 biondi@med.uni-frankfurt.de

Kurzzusammenfassung

Um sich selbst zu regulieren und Signale aus ihrer Umgebung zu verarbeiten, nutzen Zellen ganz bestimmte Enzyme, die sogenannten Proteinkinasen. Sind diese allerdings defekt, kann das zu einer ganzen Reihe von Krankheiten führen. So werden einige Formen von Krebs, aber auch etwa Diabetes mit einer Störung der Proteinkinasen in Zusammenhang gebracht. Ricardo M. Biondi arbeitet daran, diese für jede Zelle so zentralen Enzyme gezielt zu steuern. Im Blick hat er dabei eine bestimmte Untergruppe, die AGC-Proteinkinasen. Angriffspunkt Biondis ist eine spezielle Strukturregion auf den Enzymen, die sogenannte PIF-Tasche. Mit Hilfe kleiner chemischer Moleküle, die in diese Tasche binden, lassen sich die Proteinkinasen entweder aktivieren oder hemmen.
 
In der ersten Phase der GO-Bio Förderung hat Biondi mit seinem Team seit 2007 nicht nur erstmals Aktivatoren und Hemmer für die PIF-Taschen identifiziert und hergestellt, sondern einige auch schon in Tiermodellen getestet. Außerdem haben die Forscher mit Hilfe der Kristallografie atomare Details von PIF-Taschen verschiedener AGC-Proteinkinasen und deren Wirkstoffbindung entschlüsselt. In der zweiten Förderphase will Biondi mit seinem inzwischen gegründeten Unternehmen PSites Pharma GmbH nun auf der Basis der eigens entwickelten Screening-Plattform nicht nur weitere Moleküle finden, sondern auch einen ersten Wirkstoffkandidaten zur Behandlung von Krebs in präklinischen Studien testen. Am Ende der dreijährigen Förderphase soll der Kandidat bereit sein, um an ein Pharmaunternehmen zur klinischen Prüfung und zum Test am Menschen auslizenziert zu werden.

PD Dr. med. Jacques Rohayem
seit 2009: Gründer und Geschäftsführer der Riboxx GmbH, Radebeul

info@riboxx.com

Kurzzusammenfassung

Molekularmediziner haben in den letzten Jahren das Phänomen der RNA-Interferenz erforscht, mit dem gezielt die Aktivität einzelner Gene ausgeschaltet werden kann. Diese Methode basiert unter anderem auf kleinen RNA-Molekülen, sogenannten small interfering RNAs (siRNAs), mit deren Hilfe der Prozess der Eiweißherstellung gezielt unterbrochen werden kann. Gerade für die Behandlung von Krankheiten, bei denen siRNAs lokal verabreicht werden können, etwa Krebserkrankungen oder virale Infektionen, zeichnet sich ein großes medizinisches Potenzial dieser Moleküle ab.In der ersten GO-Bio-Förderphase hat Jacques Rohayem erfolgreich ein enzymatisches Kopierverfahren entwickelt, mit dem sich RNAi-Therapeutika besonders schnell und kosteneffizient in großen Mengen herstellen lassen.

Die Forscher haben die Wirkung ihrer siRNA-Moleküle in Tierversuchen validiert. 2009 wurde die Riboxx GmbH mit Sitz in Radebeul bei Dresden gegründet,  die das Design und die Synthese von kleinen RNAs als Dienstleistung anbietet.  Zehn seiner Innovationen hat das Unternehmen bereits zum Patent angemeldet.Im Rahmen der zweiten Phase von GO-Bio will das Team um Rohayem nun die Produktion von siRNAs in den industriellen Maßstab überführen.

Dazu soll ein Protoyp für einen Biokatalyse-Reaktor aufgebaut werden,  in dem sich in einem Volumen von 50 Litern maßgeschneiderte RNA-Moleküle produzieren lassen. Ziel der Forscher ist es, nicht nur die Produktionskapazität deutlich zu erhöhen, sondern die hergestellten Moleküle auf ihre Wirksamkeit und Selektiviät im Tierversuch zu testen. Zudem soll der Riboxx-RNAi-Reaktor (R-Cube) für die RNA-Produktion unter GMP-Bedingungen optimiert werden.

Dr. Ulrich Rothbauer
seit 2008: Geschäftsführer der Firma Chromotek GmbH, Martinsried
u.rothbauer@chromotek.com,

Kurzzusammenfassung

Antikörper zeichnen sich durch die Fähigkeit aus, dass jedes dieser Moleküle hochspezifisch eine andere Struktur erkennt. Wissenschaftler nutzen diese Fähigkeit seit Jahrzehnten in Forschung und Diagnostik, um Biomoleküle oder spezielle Strukturen in Zellen oder Gewebe nachzuweisen. Dafür werden biotechnologisch Antikörper produziert und mit Fluoreszenzfarbstoffen gekoppelt. Allerdings ist bei diesen Analysen meist nur eine Momentaufnahme möglich. Dynamische Prozesse in lebenden Zellen, etwa der Verlauf der Zellteilung, lassen sich damit nicht beobachten, da die bislang benutzten Antikörper für einen Gebrauch in lebenden Zellen zu groß und instabil sind, um korrekt zu funktionieren.Eine Alternative bietet die von Ulrich Rothbauer entwickelte Chromobody-Technologie.

Bei Chromobodies handelt es sich um Antikörper-Fragmente aus Alpakas, die mit fluoreszierenden Molekülen fusioniert werden. Chromobodies sind bis zu zehnmal kleiner als herkömmliche Antikörper und besitzen eine ausreichend hohe Stabilität, um in lebenden Zellen eingesetzt zu werden. Im Rahmen der ersten Förderphase des GO-Bio-Projektes  wurde das Konzept erfolgreich für den Einsatz in der  biomedizinischen  Forschung und Diagnostik entwickelt. 

Für die Kommerzialisierung wurde 2008 die Firma ChromoTek GmbH gegründet, die sich mittlerweile im Innovations- und Gründerzentrum Biotechnologie (IZB) in Martinsried angesiedelt hat.In der zweiten Go-Bio-Förderphase will  das ChromoTek-Team die Technologie für den Einsatz in Wirkstoff-Screenings der pharmazeutischen Industrie validieren und optimieren.  Mit Chromobodies versehene Zelllinien werden auf sogenannte „High-Content Analysen“ getrimmt, bei denen man eine Vielzahl an Messwerten gleichzeitig und in Echtzeit erfassen kann. Des Weiteren sollen Chromobodies für bestimmte Zielstrukturen zur Targetvalidierung im Wirkstoffscreening maßgeschneidert werden.

PD Dr. Enno Klußmann
Gruppenleiter am Leibniz-Institut für Molekulare Pharmakologie (FMP) in Berlin
klussmann@fmp-berlin.de

Kurzzusammenfassung

Herz-Kreislauf-Erkrankungen zählen trotz intensiver medizinischer Anstrengungen nach wie vor weltweit zu den häufigsten Todesursachen. Viele therapeutische Ansätze zielen darauf ab, die Aktivität von funktionalen Eiweißen (Proteinen) zu beeinflussen. Traditionell sind dabei Enzyme, Ionenkanäle oder Rezeptoren einer Zelle Ansatzpunkte für Therapeutika. Oftmals übernehmen diese Eiweiße aber vielfältige Funktionen und interagieren mit verschiedenen weiteren Eiweißen. Aus diesem Grund kann eine veränderte Aktivität sowohl die gewünschte als auch alle anderen Funktionen beeinflussen, was unter Umständen zu schweren Nebenwirkungen führen kann.

Enno Klußmann hat sich im Rahmen des Projektes nun zum Ziel gesetzt, nicht die Aktivität, sondern die Wechselwirkungen einer bestimmten Eiweißklasse, der AKAPs, mit bestimmten Interaktionspartnern, z. B. mit der Proteinkinase PKA, gezielt zu hemmen. AKAPs (Proteinkinase A-Ankerproteine) sind spezielle Gerüstproteine, die sich in Zellen wie eine Art Ordnungshüter verhalten: Sie greifen sich Bestandteile zellulärer Signalketten wie die PKA und sorgen so dafür, dass ein Signal nur in bestimmten Teilbereichen der Zelle verarbeitet wird. Es wurde bereits gezeigt, dass AKAP-abhängige Interaktionen mit anderen Proteinen, insbesondere mit der PKA, an der Regulation der Kontraktion von Herzmuskelzellen und an der Wasserrückresorption in den Hauptzellen der Niere beteiligt sind. Beide Zelltypen gelten bei der Herzinsuffizienz als funktionell entscheidend.

Klußmann rückt die gezielte Blockade der Wechselwirkung der Ankerproteine mit der PKA und anderen Interaktionspartnern mit Hilfe von kleinen chemischen Molekülen in den Mittelpunkt eines therapeutischen Ansatzes zur Behandlung der Herzschwäche. Dieser soll in einer neu zu gründenden Firma für den Markt vorbereitet werden. Dabei verfolgt der Forscher zwei Strategien: AKAP-abhängige Protein-Protein-Wechselwirkungen sollen sowohl in Herzmuskelzellen als auch in den Hauptzellen der Niere als Angriffspunkte für neuartige Arzneimittel  untersucht und gehemmt werden.

Dr. Ahmed Sheriff
Arbeitsgruppenleiter an der Charité-Universitätsmedizin Berlin,
Med. Klinik mit Schwerpunkt Nephrologie und Internistische Intensivmedizin, sowie Med. Klinik mit Schwerpunkt Kardiologie, Campus Virchow Klinikum
ahmed.sheriff@charite.de

Kurzbeschreibung

Herzinfarkt und Schlaganfall gehören zu den häufigsten schweren akuten Erkrankungen in Industrienationen. Ein bestimmtes Eiweiß, das C-reaktive Protein (CRP), steigt bei diesen akuten Erkrankungen im Blut drastisch an und vergrößert durch Aktivierung des Immunsystems die betroffenen Infarktbereiche zum Schaden des Patienten. Der Biochemiker Ahmed Sheriff arbeitet schon seit Jahren an CRP und rückt dieses Eiweiß nun in Kooperation mit den Herz- und Nierenspezialisten der Charité PD Dr. Martin Möckel und Prof. Dr. Ralf Schindler in den Mittelpunkt eines therapeutischen Ansatzes.

Der Ansatz des Forscherteams sieht Folgendes vor: Der erhöhte CRP-Blutspiegel soll nach einem Infarkt gezielt verringert werden, wodurch das Herz des Patienten leistungsfähiger bleibt. Dafür soll ein Blutreinigungs-Verfahren zum Einsatz kommen, bei dem das Blut der Patienten außerhalb des Körpers mit Hilfe eines sogenannten CRP-Adsorbers gezielt von CRP-Molekülen befreit und dem Patienten im Anschluss wieder zugeführt wird. Im Rahmen des GO-Bio-Projektes ist vorgesehen, einen marktfähigen Prototypen dieses CRP-Adsorbers für den Einsatz bei Herzinfarkt-Patienten zu entwickeln und bis zu einer ersten Pilotstudie am Menschen klinisch zu erproben. Für die Kommerzialisierung des Verfahrens ist die Gründung einer Firma geplant.

Prof. Dr. Frank Buchholz
seit 2010: Professor für Medizinische Systembiologie am Universitätsklinikum Dresden; davor Gruppenleiter am Max-Planck-Institut für Molekulare Zellbiologie und Genetik in Dresden

Kurzzusammenfassung

Kleine RNA-Moleküle haben in den vergangenen Jahren die Werkzeugkiste von Molekularbiologen enorm bereichert. Denn mit ihrer Hilfe lässt sich die Aktivität von Genen gezielt ausschalten. Diese Eigenschaft machen sich Grundlagenforscher und  Molekularmediziner zunutze, um bestimmte Prozesse in Zellen zu verstehen oder fehlerhafte Genfunktionen therapeutisch zu beheben. Das hierbei genutzte Phänomen der RNA-Interferenz basiert auf kurzen Ribonukleinsäuren, sogenannten small interfering RNAs (siRNAs), mit deren Hilfe der Prozess der Proteinherstellung in Zellen gezielt unterbrochen werden kann. Das Team um Frank Buchholz hat bereits in der ersten Phase von GO-Bio erfolgreich ein Verfahren zur Marktreife entwickelt, mit dem sich maßgeschneiderte siRNAs in großen Mengen kostengünstig herstellen lassen. Hierbei kommt das Enzym Endoribonuklease zum Einsatz, weshalb die Forscher ihre Plattform esiRNA-Technologie getauft haben. 2010 wurde zudem das Unternehmen Eupheria Biotech GmbH in Dresden gegründet, das die esiRNA-Technologie kommerzialisieren wird. Das Team hat mittlerweile einen großen Laborchemikalienspezialisten als Vertriebspartner für seine esiRNA-Herstellung gewonnen.
 
In der zweiten Förderphase von GO-Bio will Buchholz das Anwendungsspektrum der esiRNAs um eine Klasse von Zielmolekülen erweitern, die „langen, nicht-kodierenden RNAs“. Dazu zählen regulatorische RNA-Moleküle aus mehr als 200 Bausteinen, die in der Zelle nicht in ein Protein umgesetzt werden. In dem Projekt wollen die Forscher bioinformatische und molekulare Werkzeuge entwickeln, mit denen sich diese Moleküle in Zellen  aufspüren lassen. Geplant ist dann, die esiRNA-Technologie für das gezielte Ausschalten der  nicht-kodierenden RNAs anzupassen.  Damit sollen die Einsatzbereiche der esiRNAs in der Genomforschung und der medizinischen Systembiologie deutlich ausgebaut werden.

Dr. Michael Boutros
Gruppenleiter am Deutschen Krebsforschungszentrum (DKFZ) in der Helmholtz-Gemeinschaft, Heidelberg

Projektbeschreibung

Michael Boutros ist schon seit einigen Jahren in der Krebsforschung tätig und hat sich auf die Analyse von Signalwegen spezialisiert. Dabei werden nicht mehr einzelne Gene oder Eiweiße als mögliche Ursachen der Krebserkrankung betrachtet, sondern verschiedene Gene und Eiweißgruppen sowie deren Interaktionen untereinander. Eine systembiologische Herangehensweise soll es nun ermöglichen, diese komplexen Wechselwirkungen besser zu verstehen und sie gleichzeitig für die Suche nach geeigneten Medikamenten einzusetzen. Auf der Basis der RNA-Interferenz (RNAi) – einer Technik, mit der sich einzelne Gene gezielt aussschalten lassen – haben Boutros und sein Team ein Hochdurchsatzverfahren entwickelt, mit dem sich zehntausende Gene und ihre Funktionen im Hinblick auf bestimmte, für die Krebsentstehung wichtige Signalwege analysieren lassen.

Dieser Ansatz soll nun im Rahmen der Förderung von Modellorganismen auf menschliche Zellen übertragen und gleichzeitig mit einem Screening von Wirkstoff-Bibliotheken verknüpft werden. Dies soll einerseits die Suche nach krebsrelevanten Genen und Eiweißen ermöglichen, deren Funktion bisher noch unbekannt ist, und andererseits mögliche Wirkstoff-Kandidaten identifizieren. Die Konzentration auf Signalwege als Angriffspunkte verfolgen die Forscher, weil sie zu einem relativ frühen Zeitpunkt an der Krebsentstehung beteiligt sind und hier ein therapeutischer Einsatz vielversprechend erscheint. Durch die Gründung einer Firma sollen die interessantesten Wirkstoff-Kandidaten bis zu einer präklinischen Stufe entwickelt werden. Angedacht ist auch, das Verfahren in Partnerschaften mit pharmazeutischen Unternehmen auf andere Krankheiten auszuweiten.