© Fraunhofer ITMP | Bernd Müller

Drug Screening & Substanz Repurposing

Für das Drug Screening & Substanz Repurposing bieten wir einen umfassenden Prozess vom Hochdurchsatz-Screening, über Hit-Validierung und Hit Profiling, unterstützt durch eine Bioinformatik- und IT-Infrastruktur zur schnellen Datenverarbeitung und Entscheidungsfindung. Der Hauptschwerpunkt unserer Arbeit ist die Entwicklung biologisch relevanter und Screening kompatibler Assays, für deren Einsatz in der biomedizinischen Forschung, der chemischen Biologie und der Arzneimittelentwicklung. Es Verfügbar sind Assays für die wichtigsten Protein-Zielklassen, basierend auf allen optischen, markierungsfreien und High-Content-Imaging-Technologien, verfügbar. Diese können unter Nutzung unserer voll integrierten, automatisierten Screening-Plattform eingesetzt werden. Für das Screening stehen mehrere Substanzbibliotheken zur Verfügung, die Sammlungen von bis zu 200.000 chemisch diversen Verbindungen, auf bestimmte Zielklassen fokussierte Sets, Naturstoffe sowieund Repurposing Substanzen umfassen. Letztere setzen sich aus zugelassenen Arzneimitteln, die den klinischen Einsatz in 600 Indikationen erreicht haben, und präklinischen Verbindungen mit unterschiedlichem Validierungsgrad zusammen und werden durch eine kuratierte Datenbank unterstützt. Die Auswahl der Verbindungen für die Hit-to-Lead-Progression erfolgt im Anschluss an Wirkmechanismus-, Selektivitäts- und ADMET-Studien.

 

Kernkompetenzen:

  • Modernste Werkzeuge und Technologien zur Entwicklung innovativer Assays
  • Alle gängigen optischen und markierungsfreien Assay-Formate sowie High-Content Bildgebung
  • Zugang zu einer Vielzahl von Substanzbibliotheken mit Screening-kompatiblen, kleinen Molekülverbindungen
  • Priorisierung von Verbindungen mittels Wirkungsmechanismus, Selektivität und ADMET-Profiling
  • Lieferung qualitativ hochwertiger Verbindungen als Ausgangspunkt für die Arzneimittelentwicklung
  • Expertise in der Entwicklung von Hits zu Leitsubstanzen und klinischen Kandidaten

Best Practice bei Assayentwicklung und Screening

Expertise in der Entwicklung einer breiten Palette von Assays, von biochemischen bis hin zu phänotypischen oder hochkomplexen zellbasierten Assays, unter Nutzung von primären Zellen und induzierten pluripotenten Stammzellen.

Zugang zu Substanzbibliotheken

Verfügbarkeit von Substanzbibliotheken für Projekte der chemischen Biologie, Arzneimittelforschung und des Substanz Repurposings. Informationen über die Substanzsammlungen können mit Partnern geteilt werden, um eine passgenaue Auswahl von Verbindungen zu ermöglichen.

Bereitstellung einer automatisierten Screeninginfrastruktur

Entwicklung von Assays im Mikrotiterplattenformat, um ein schnelles Screening der Substanzbibliotheken zu ermöglichen. Das Screening erfolgt mit einem hochmodernen, automatisierten Screening-System mit integrierten Geräten für das Liquid-Handling und das optische sowie mikroskopische Auslesen der Mikrotiterplatten. Auf alle Rohdaten wird remote zugegriffen um sie einer schnellen Datenverarbeitung zuzuführen. Identifizierte Wirkstoffe werden in der jeweiligen Projekt-Wertschöpfungskette weiter prozessiert.

Entwicklung kritischer Pfade für Projekte der chemischen Biologie und Arzneimittelforschung

Aufgrund ihrer Tätigkeit im akademischen Bereich, in der Biotech-Branche und in der pharmazeutischen Industrie haben unsere Mitarbeiter unterschiedliche Hintergründe. Sie verfügen über die Erfahrung bei der Entwicklung kritischer Pfade, die einen Projektfortschritt nach Industriestandards ermöglichen. Ein Hauptaugenmerk liegt darauf sicherzustellen, dass die Projektergebnisse für die Weiterentwicklung in Folgeprojekten gebündelt werden können.

Coronavirus Forschung

In einer Reihe von Projekten zur Identifizierung von Medikamenten gegen das Coronavirus werden derzeit aufregende Ergebnisse erzielt:

Das Fraunhofer ITMP untersuchte eine Bibliothek von Repurposing Substanzen, um Verbindungen zu identifizieren, die die viral induzierte Zytotoxizität einer menschlichen Epithelzelllinie hemmen. Es wurden eine Reihe, bisher unentdeckter aktiver Verbindungen identifiziert, die nun in Projekte zur Weiterentwicklung überführt werden.

 

DRECOR (Entwicklung neuer Inhalationstherapien durch Substanz Repurposing)

Identifizierung qualitativ hochwertiger Moleküle aus Repurposing Screens, die nach ihrer Formulierung für die inhalative oder systemische Verabreichung auf die Lunge und die Atemwege abzielen. Gewebe- und Zelltyp-spezifische nanopartikuläre Drug‑Delivery‑Systeme sowie ein Geräteprototyp für die inhalative Verabreichung werden für den Einsatz in klinischen Studien erstellt.

Partners: 6 Fraunhofer-Institute (IME, IGB, ISC, IBMT, IAP, IZI) und Fraunhofer Project Center for Drug Discovery and Delivery an der Hebrew University of Jerusalem (Israel).

Weiterführende Informationen

 

 

Exscalate4Cov

Das Exscalate4Cov-Konsortium hat mit einer Kombination aus Hochleistungsrechenleistung und KI mit biologischer Überprüfung erfolgreich eine potenzielle Behandlung gegen das Coronavirus identifiziert. Raloxifen hat sich als ein vielversprechendes Molekül herausgestellt, das die Replikation des Virus in den Zellen wirksam blockieren und so das Fortschreiten der Krankheit aufhalten könnte. Im Oktober 2020 genehmigte die italienische Arzneimittelagentur (AIFA) die klinische Studie dieses Wirkstoffs als potenzielle Behandlung für paucisymptomatische Patienten, die sich im Krankenhaus oder zu Hause befinden.

Partners: 18 Mitgliedsinstitutionen aus sieben europäischen Ländern.

Weiterführende Informationen

 

C-CNS

Dieses Projekt fördert den wissenschaftlichen und technologischen Austausch zwischen Deutschland und Japan, um den medizinischen und sozioökonomischen Herausforderungen beider Länder zu begegnen. Der japanische Partner ist das Institut für biomedizinische Forschung und Innovation mit Sitz in Kobe. Der Krankheitsschwerpunkt liegt auf Schlaganfall und anderen neurodegenerativen Erkrankungen, die bei älteren Menschen in beiden Partnerländern weit verbreitet sind und eine erhebliche Belastung für die Gesellschaft darstellen. Die Partner haben bei der Entwicklung von Tests, die für den Schlaganfall relevant sind, eng zusammengearbeitet und identifizieren derzeit Wirkstoffe als potenzielle Therapien zur Behandlung dieses lebensbedrohlichen Ereignisses. Darüber hinaus haben wissenschaftliche Austauschbesuche stattgefunden, um Schulungen in der Assay-Entwicklung und im Screening anzubieten.

Partners: Fraunhofer EMB, Prof. Dr. Johannes Boltze; Institute of Biomedical Research and Innovation, Kobe, Japan, Prof. Dr. Akihiko Taguchi.

Weiterführende Informationen

Neglected tropical diseases

Forschungsteams aus Europa, Afrika und Südamerika übernahmen die Arzneimittelentwicklung für vernachlässigte Infektionskrankheiten wie Leishmaniose, Chagas-Krankheit, Schlafkrankheit, Schistosomiasis und Malaria. Zusammen betreffen diese Krankheiten weltweit mehr als eine Milliarde Menschen. Die Forscherteams bauten erfolgreich eine gemeinsame hochleistungsfähige Plattform für die Arzneimittelforschung auf, zu der das Fraunhofer ITMP eine Reihe von Assayentwicklungen, Screening-Kampagnen und ADMET-Studien beigetragen hat, die zu mehreren Hit- und Lead-Serien und einem Kandidatenmolekül geführt haben.

Partners: 20 Mitgliedsinstitute aus Europa, Afrika und Südamerika.

Weiterführende Informationen:

New Medicines for Trypanosomatidic Infections

Parasite-specific cyclic nucleotide phosphodiesterase inhibitors to target Neglected Parasitic Diseases

Ellinger B, Bojkova D, Zaliani A, Cinatl J, Claussen C, Westhaus S, Reinshagen J, Kuzikov M, Wolf M, Geisslinger G, Gribbon P, Ciesek S.
Identification of inhibitors of SARS-CoV-2 in-vitro cellular toxicity in human (Caco-2) cells using a large scale drug repurposing collection. 
doi: 10.21203/rs.3.rs-23951/v1

 

Kikuchi-Taura A, Okinaka Y, Takeuchi Y, Ogawa Y, Maeda M, Kataoka Y, Yasui T, Kimura T, Gul S, Claussen C, Boltze J, Taguchi A.
Bone Marrow Mononuclear Cells Activate Angiogenesis via Gap Junction-Mediated Cell-Cell Interaction. 
Stroke. 2020 Apr;51(4):1279-1289
doi: 10.1161/STROKEAHA.119.028072

 

Takeuchi Y, Okinaka Y, Ogawa Y, Kikuchi-Taura A, Kataoka Y, Gul S, Claussen C, Boltze J, Taguchi A.
Intravenous Bone Marrow Mononuclear Cells Transplantation in Aged Mice Increases Transcription of Glucose Transporter 1 and Na+/K+-ATPase at Hippocampus Followed by Restored Neurological Functions. 
Front Aging Neurosci. 2020 Jun 11;12:170
doi: 10.3389/fnagi.2020.00170

 

Moraes CB, Witt G, Kuzikov M, Ellinger B, Calogeropoulou T, Prousis KC, Mangani S, Di Pisa F, Landi G, Iacono LD, Pozzi C, Freitas-Junior LH, Dos Santos Pascoalino B, Bertolacini CP, Behrens B, Keminer O, Leu J, Wolf M, Reinshagen J, Cordeiro-da-Silva A, Santarem N, Venturelli A, Wrigley S, Karunakaran D, Kebede B, Pöhner I, Müller W, Panecka-Hofman J, Wade RC, Fenske M, Clos J, Alunda JM, Corral MJ, Uliassi E, Bolognesi ML, Linciano P, Quotadamo A, Ferrari S, Santucci M, Borsari C, Costi MP, Gul S.
Accelerating Drug Discovery Efforts for Trypanosomatidic Infections Using an Integrated Transnational Academic Drug Discovery Platform. 
SLAS Discov. 2019 Mar;24(3):346-361
doi: 10.1177/2472555218823171

 

Salado IG, Singh AK, Moreno-Cinos C, Sakaine G, Siderius M, Van der Veken P, Matheeussen A, van der Meer T, Sadek P, Gul S, Maes L, Sterk GJ, Leurs R, Brown D, Augustyns K.
Lead Optimization of Phthalazinone Phosphodiesterase Inhibitors as Novel Antitrypanosomal Compounds.  
J Med Chem. 2020 Apr 9;63(7):3485-3507
doi: 10.1021/acs.jmedchem.9b00985