Fraunhofer-Institut für Translationale Medizin und Pharmakologie ITMP
Fraunhofer-Institut für Translationale Medizin und Pharmakologie ITMP

© 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 sowie 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
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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.

REMEDi4ALL

REMEDi4ALL widmet sich dem Aufbau und dem Management einer umfassenden Wertschöpfungskette, die alle Aspekte des Repurposing von Arzneimitteln abdeckt, einschließlich wissenschaftlicher, methodischer, finanzieller, patentrechtlicher und regulatorischer Aspekte. Durch die enge Zusammenarbeit mit Forschungsförderern und der Patientengemeinschaft will REMEDi4ALL ein breites Spektrum von Anwenderprojekten unterstützen und laufende Investitionen sichern, um eine nachhaltige Struktur zu werden. Als Community of Practice bringt REMEDi4ALL alle notwendigen Infrastrukturen, Kompetenzen und Interessengruppen zusammen, die an der Wiederverwendung von Arzneimitteln beteiligt sind. Die Plattform konzentriert sich auf patientenorientierte Forschung und Entwicklung, bietet umfassende Aus- und Weiterbildungsmaßnahmen an und setzt sich für eine konsensfähige politische Positionierung ein.

Weiterführende Informationen

PROXIDRUGS

Das im Rahmen der Clusters4Future-Initiative geförderte Projekt PROXIDRUGS konzentriert sich insbesondere auf die Entwicklung neuer Therapien für Krankheiten mit hohem medizinischem Bedarf, indem es das innovative Konzept des gezielten Proteinabbaus nutzt. Proximity-induzierte Medikamente können gezielt den Abbau krankheitsrelevanter Proteine auslösen, indem sie diese dem zellulären Recyclingsystem zuführen, wodurch sich neue therapeutische Möglichkeiten für ein breites Spektrum von Krankheiten eröffnen. Man geht davon aus, dass 80 Prozent der Proteine, die bisher als nicht medikamentös behandelbar galten, mit dieser Strategie angegangen werden könnten. PROXIDRUGS zielt darauf ab, diese neue Klasse von Medikamenten auf verschiedene Weise zu verbessern: Die Strategie umfasst die Identifizierung geeigneter funktioneller Untereinheiten für das molekulare Engineering, die gezielte Optimierung der pharmakologischen Eigenschaften und die Überführung in die klinische Erprobung. Zu diesem Zweck verbindet der Cluster akademische und industrielle Partner und deckt die gesamte Wertschöpfungskette von der Grundlagenforschung bis zur translationalen Forschung ab. Zu den akademischen Partnern gehören die Goethe-Universität Frankfurt, die Technische Universität Darmstadt, die Universität Heidelberg, das Max-Planck-Institut für Biophysik und das Fraunhofer-Institut für Translationale Medizin und Pharmakologie ITMP. Diese Institutionen arbeiten eng mit den großen Pharmapartnern AbbVie Deutschland, Merck Healthcare und GlaxoSmithKline sowie Revvity als assoziiertem Partner zusammen.

Weiterführende Informationen

canSERV

© https://www.canserv.eu/

canSERV wird durch das EU-Programm „Horizon Europe“ finanziert und stellt hochmoderne, interdisziplinäre und maßgeschneiderte Dienstleistungen im Bereich der Onkologie bereit. Es bietet ein umfassendes Portfolio an onkologischen Forschungsdienstleistungen, die allen Wissenschaftlern in EU-Mitgliedstaaten, assoziierten Ländern und darüber hinaus zur Verfügung stehen. Das ITMP bietet experimentelle Dienstleistungen im Bereich des bildbasierten Hochdurchsatz-Profiling von Wirkstoffen, in der Hochdurchsatz-Mikroskopie sowie der Entwicklung und Validierung von In-vitro-Krankheitsmodellen. Ferner bringen wir Trainingskurse und Schulungen für die Medikamentenforschung im onkologischen Kontext in das Konsortium ein – von der Identifizierung von Zielmolekülen bis zur Zulassung von Medikamenten sowie der Entwicklung von biochemischen und zellulären Hochdurchsatz-Assay Systemen. Diese Dienstleistungen werden derzeit von Partnern an der Veterinärmedizinischen Universität Wien (Österreich) und der Universität Florenz (Italien) in Anspruch genommen, insbesondere die Assay-Entwicklung und das Screening von fokussierten Wirkstoffbibliotheken. Es wird erwartet, dass diese Arbeiten ein besseres Verständnis der Krankheitsursachen und neue Wirkstoffe gegen Krebs hervorbringen  werden.

Weiterführende Informationen

Weng J, Ju F, Lyu Z, Fan N, Smit DJ, Xu W, Wu X, Becker P, Xu Y, Schweiger MR, Hillmer AM, Harwig R, Gul S, Link A, Meder L, Fang N, Dong Q, Bruns CJ, Ren N, Zhao Y.
Single-cell insights into tumor microenvironment heterogeneity and plasticity: transforming precision therapy in gastrointestinal cancers.
J Exp Clin Cancer Res. 2025 Nov 28;44(1):314 
doi: 10.1186/s13046-025-03567-5

Haupt J, Keminer O, Neser C, Windshügel B, Wiltzsch V, Schmidt JR, Pliushcheuskaya P, Künze G, Scholz U, Müller C, Oliveira da Rocha GH, Biermann MK, Zdzieblo D, Metzger M, Schiefke I, Neurath MF, Siegmund B, Claussen C, Köhl U, Geisslinger G, Buchholz M, Kalkhof S, Lehmann J.
Novel aryl hydrocarbon receptor agonists as potential anti-inflammatory therapeutics: Identification and validation through drug repurposing. Biochem Pharmacol. 2025 Oct;240:117066
doi: 10.1016/j.bcp.2025.117066

Carotenuto L, Keminer O, Carleo G, Zaliani A, Leo A, Citraro R, De Sarro G, Dirkx N, Kaji M, Weckhuysen S, Reinshagen J, Barrese V, Guida N, Ostacolo C, Miceli F, Gribbon P, Taglialatela M.
The fast-dissociating D2 antagonist antipsychotic JNJ-37822681 is a neuronal Kv7 channel opener: Potential repurposing for epilepsy treatment.
Br J Pharmacol. 2025 Nov;182(22):5574-5595
doi: 10.1111/bph.70119

Borsari C, Santarem N, Coertzen D, Mazzolari A, Corfu AI, Coelho C, Barbosa F, Tamborini L, Birkholtz LM, Raffellini L, Keminer O, Basilico N, Parapini S, Gul S, Cordeiro-da-Silva A, Conti P.
From pan-active to parasite-selective antiparasitic agents: A scaffold hopping approach.
Eur J Med Chem. 2025 Dec 15;300:118095
doi: 10.1016/j.ejmech.2025.118095

Gorgogietas V, Weiss A, Cousin L, Hoffmann D, Schmitt K, Ogier A, Barbuti PA, Santos BFR, Boussaad I, Wittich A, Zaliani A, Pless O, Krüger R, Sommer P, Wilbertz JH.
Morphological profiling reveals neuroprotection via mitochondrial uncoupling in human dopaminergic neurons.
Sci Rep. 2025 Aug 12;15(1):29507
doi: 10.1038/s41598-025-14735-0. 

Huchting J, Weller A, Schweizer M, Brandt M, Heering J, Kuzikov M, Wolf M, Reinshagen J, Queisser MA, Gribbon P, Zaliani A, Pless O, Kannt A.
Optimization and Evaluation of Complementary Degrader Discovery Assays for Application in Screening.
ACS Pharmacol Transl Sci. 2025 Jul 20;8(8):2600-2611
doi: 10.1021/acsptsci.5c00195.

Okinaka Y, Suda Y, Matsumoto T, Kuroda R, Shinagawa Y, Gul S, Claussen C, Matsui I, Matsui Y, Taguchi A. Changes in metabolism-related RNA expression in circulating white blood cells of aged individual with physical frailty.
Aging (Albany NY). 2025 May 28;17(5):1206-1220
doi: 10.18632/aging.206256

Chatziefthymiou SD, Kuzikov M, Afandi S, Kovacs G, Srivastava S, Zaliani A, Gruzinov A, Pompidor G, Lunelli M, Ahmed GR, Labahn J, Hakanpää J, Windshügel B, Kolbe M.
Identification, validation, and characterization of approved and investigational drugs interfering with the SARS-CoV-2 endoribonuclease Nsp15.
Protein Sci. 2025 Jun;34(6):e70156.
doi: 10.1002/pro.70156

Castillo-Aguilera OO, Depreux P, Halby L, Bailly C, Domínguez-Ramírez L, Gul S, Arimondo PB, Goossens L. Design, synthesis and evaluation of pyrimidinobenzylamide and pyrimidinothiophenamide derivatives as inhibitors of DOT1L and related epigenetic targets DNMT3a, PRMT4 and other HMTs.
RSC Med Chem. 2025 Jan 30;16(5):2159-2173
doi: 10.1039/d4md00899e

Panecka-Hofman J, Linciano P, Pöhner I, Dyguda-Kazimierowicz E, Jedwabny W, Landi G, Santarem N, Witt G, Ellinger B, Kuzikov M, Luciani R, Ferrari S, Aiello D, Mangani S, Pozzi C, Cordeiro-da-Silva A, Gul S, Costi MP, Wade RC. Design of 2-Aminobenzothiazole Derivatives Targeting Trypanosomatid PTR1 by a Multidisciplinary Fragment Hybridization Approach.
J Med Chem. 2025 Oct 9;68(19):20595-20618
doi: 10.1021/acs.jmedchem.5c01799

Kuzikov M, Reinshagen J, Wycisk K, Corona A, Esposito F, Malune P, Manelfi C, Iaconis D, Beccari A, Tramontano E, Nowotny M, Windshügel B, Gribbon P, Zaliani A.
Drug repurposing screen to identify inhibitors of the RNA polymerase (nsp12) and helicase (nsp13) from SARS-CoV-2 replication and transcription complex.
Virus Res. 2024 May;343:199356
doi: 10.1016/j.virusres.2024.199356

Jalencas X, Berg H, Espeland LO, Sreeramulu S, Kinnen F, Richter C, Georgiou C, Yadrykhinsky V, Specker E, Jaudzems K, Miletić T, Harmel R, Gribbon P, Schwalbe H, Brenk R, Jirgensons A, Zaliani A, Mestres J.
Design, quality and validation of the EU-OPENSCREEN fragment library poised to a high-throughput screening collection.
RSC Med Chem. 2024 Feb 12;15(4):1176-1188
doi: 10.1039/d3md00724c