Die Covid-19-Pandemie, aber auch schon viele frühere Epidemien, haben deutlich gezeigt, dass Viren eine Bedrohung sind für die Gesundheit der Menschen weltweit. Trotz des beachtlichen Erfolgs von Impfstoffen werden auch antivirale Medikamente benötigt, um Erkrankten helfen zu können. Für viele Viruserkrankungen, die uns seit langem begleiten, gibt es bis heute noch keine wirksamen Medikamente. Der Blick auf Ausbrüche von SARS-CoV-1, MERS-CoV, Ebola oder Influenza verdeutlicht, dass wir uns für zukünftige Epidemien und Pandemien wappnen müssen. Damit ein Durchbruch bei der Entwicklung neuer antiviraler Medikamente gelingt, hat die Bundesagentur für Sprunginnovation zu dieser SPRIND Challenge aufgerufen. Dabei hat die Jury aus Wissenschaft und Wirtschaft vier Teams mit HZI-Beteiligung ausgewählt.
Prof. Mark Brönstrup, Leiter der Abteilung „Chemische Biologie“, nimmt mit dem Team PROTAC die Verdauung von Virus-Bestandteilen durch die Wirtszelle in den Blick. Dafür entwickelt PROTAC künstliche Moleküle, die sowohl virale Proteine als auch Proteine der zellulären Qualitätskontrolle binden und sie dadurch in räumliche Nähe bringen. „Unsere Kernidee ist, dass man Virusproteine nicht nur temporär blockiert, sondern sie durch die Körperzellen abbaut. Die Technik hat Plattform-Charakter und kann rasch an neu auftretende Viren adaptiert werden“, sagt Brönstrup. „Dazu haben wir ein Team aus akademischer Forschung und Industrie zusammengestellt, das alle erforderlichen Kompetenzen abdeckt.“ Brönstrup hat eine Professur des Deutschen Zentrums für Infektionsforschung (DZIF) inne und unterstützt unter anderem den DZIF-Forschungsbereich „Neu auftretende Infektionskrankheiten“. Das PROTAC-Team besteht neben Brönstrup aus Expert:innen für Coronaviren und Wirkstoffdesign (Rolf Hilgenfeld, Universität zu Lübeck, DZIF), Modellierung (Katharina Rox, DZIF-Einheit PK/PD am HZI), Pharmakologie (Marjolein Kikkert, Universität Leiden/Niederlande) sowie Wirkstoffsynthese und -testung (Hanna Maple und Graham Marsh, BioTechne/England).
Dieser Erfolg zeigt, dass unsere Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler hochinnovative Ansätze verfolgen, um Viruserkrankungen künftig noch wirksamer bekämpfen zu können.
Bakterien haben zahlreiche Abwehrsysteme entwickelt, um sich gegen Viren, die Bakterien infizieren, zu verteidigen. Die Genschere CRISPR-Cas, die ebenfalls auf dem bakteriellen Immunsystem basiert, ist der Forschungsschwerpunkt der Gruppe „Biologie synthetischer RNA“ von Prof. Chase Beisel am HIRI. Mit seinem Team BacDefense will Beisel sich die Vielfalt der bakteriellen Abwehrkräfte als mögliche neue Quelle für antivirale Wirkstoffe zunutze machen. Die Forscher:innen suchen ein Abwehrsystem, das auch in menschlichen Zellen gegen Virusinfektionen wirkt und effektiv in die Zellen transportiert werden kann. Dr. Mathias Munschauer, ebenfalls vom HIRI, sowie Prof. Claus-Michael Lehr vom Helmholtz-Institut für Pharmazeutische Forschung Saarland (HIPS), einem Standort des HZI in Kooperation mit der Universität des Saarlandes, bringen ihre Expertise zu Virusinfektionen und Wirkstofftransport in das Team ein. Neben den HZI-Forschern sind Wissenschaftler:innen von der Universität Heidelberg und der LMU München an dem Projekt beteiligt.
Dr. Christian Sieben, Leiter der Nachwuchsgruppe „Nanoinfektionsbiologie“, ist Mitglied des ebenfalls geförderten Teams „MucBoost“, das von Dr. Daniel Lauster an der Freien Universität Berlin koordiniert wird. Ziel des Projekts ist, die natürliche Schleimhautbarriere in den Atemwegen zu verstärken. Die Forscher:innen wollen den dort produzierten Mucus mit Molekülen ausstatten, die Viren gezielt binden. Somit wird der Abtransport unterstützt, bevor die Viren an eine geeignete Wirtszelle anhaften und eine Infektion auslösen können. Das HZI-Projektquartett komplettiert Prof. Carlos A. Guzmán, Leiter der Abteilung „Vakzinologie und angewandte Mikrobiologie“, mit dem Konsortium „EXIGENT“, koordiniert von Dr. Barbara Ensoli vom italienischen Istituto Superiore di Sanità (ISS). EXIGENT entwickelt bis zur Phase-I-Studie Moleküle mit einer doppelten antiviralen Wirkung durch die gleichzeitige Blockade von Viren und einer Verstärkung von Immunabwehrmechanismen gegen ein breites Spektrum von Virusinfektionen.
„Wir freuen uns sehr, dass das HZI in diesem Ideenwettbewerb so stark vertreten war und hervorragend abgeschnitten hat“, sagt Prof. Dirk Heinz, Wissenschaftlicher Geschäftsführer des HZI. „Dieser Erfolg zeigt, dass unsere Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler hochinnovative Ansätze verfolgen, um Viruserkrankungen künftig noch wirksamer bekämpfen zu können.“
Zur Challenge auf der SPRIND-Webseite mit Informationen über alle geförderten Teams
Über SPRIND
Die Bundesagentur für Sprunginnovationen SPRIND wurde am 16.12.2019 mit Geschäftssitz in Leipzig gegründet. Alleinige Gesellschafterin ist die Bundesrepublik Deutschland, vertreten durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) und das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi). SPRIND schließt eine Lücke in der deutschen Innovationslandschaft: Sie findet neue, bahnbrechende Technologien für die großen Herausforderungen unserer Zeit und stellt gleichzeitig sicher, dass die Wertschöpfung der daraus entstehenden Unternehmen und Industrien in Deutschland und Europa bleibt. SPRIND wird aus Mitteln des Bundeshaushalts finanziert. Geführt wird SPRIND von Rafael Laguna de la Vera und Berit Dannenberg.
