Der Forschungsverbund „Next Generation Drugs“ (NGD) adressiert in einzigartiger Weise biobasierte Technologieentwicklungen, biomedizinische Forschung und nachhaltige Bioökonomie, um die Strukturwandelziele in der ehemaligen Kohle-Region Lausitz erfolgreich umzusetzen. NGD ist essentieller Bestandteil des Clusters „Gesundheit und Life Sciences“ der BTU am Standort Senftenberg und des Lausitz Science Parks.
Basierend auf der komplementären wissenschaftlichen Exzellenz der Partner BTU, Fraunhofer IZI-BB und IAP wird der Transfer anwendungsorientierter Forschungs- und Entwicklungsergebnisse in Unternehmen und technologieorientierte Ausgründungen sowie die Stärkung der Attraktivität der Region für Fachkräfte und Studierende fokussiert.
Zielstellung ist es weltweit erstmalig wirksame Leber-Metaboliten aus Medikamenten in vitro biokatalytisch zu erzeugen, maßgeschneidert zellulär anzupassen, pharmazeutisch zu testen, nachhaltig als NGD`s zu formulieren und zu applizieren. Im Ergebnis werden unerwünschte Metaboliten und Nebenwirkungen, die bei der Umwandlung des Basismedikamentes in der Leber entstehen, vollständig vermieden.
Das NGD-Konsortium konzentriert sich dabei auf eine neuartige Vielfalt an oxidativen Biokatalysatoren, den unspezifischen Peroxygenasen (UPO), Häm-Thiolat-Proteine, die sich “promiskuitiv” bezüglich anspruchsvoller Sauerstoff-Transfer-Reaktionen verhalten. Funktionell betrachtet sind UPOs außerhalb der Pilzhyphen agierende Monooxygenasen, die ein peroxidbürtiges Sauerstoffatom (H-O-O-R) auf diverse Moleküle übertragen. Dabei ähneln die Produktspektren hinsichtlich der Umsetzung pharmazeutischer Wirkstoffe oder Xenobiotika jenen von Cytochrom-P450-Monooxygenasen, die als universelle Entgiftungsenzyme in der menschlichen Leber aktiv sind.
Das Forschungsprojekt beschreibt anhand prominenter Arzneistoffe wie Clopidogrel an welchen Cytochrom-P450-Isoenzymen Biotransformationen zu aktiven Metaboliten stattfinden und wie diese erstmals als Next Generation Drugs in vitro produziert und in der antithrombotischen Langzeittherapie, zur Vorbeugung und Behandlung von Schlaganfällen, Herzinfarkten und anderen z.B. COVID bedingten Durchblutungsstörungen eingesetzt werden können. Zeitlich versetzt wird das NGD-Konzept auf relevante Medikamente wie das gegen Brustkrebs eingesetzte Zytostatikum Tamoxifen sowie weitere Wirkstoffkandidaten der forschenden Pharmaindustrie angewendet.

Laufzeit 2023-2028

Der Forschungsverbund "ELIMIK" verbindet in einzigartiger Weise Universitäten und Unternehmen der Nieder- mit der Oberlausitz, um gemeinsam die Ziele des Strukturwandels in der ehemaligen Kohle-Region umzusetzen. Enzymbasierte Technologieentwicklungen, Materialforschung und nachhaltige Umweltschutzstrategien sollen insbesondere zur Reduzierung von Mikroschadstoffen (MSdSt) in der aquatischen Umwelt beitragen. So gelangen z.B. Arzneimittel und deren Metaboliten über kommunale Abwässer und durch unsachgemäße Entsorgung vonArzneimittelresten über Toiletten und Waschbecken in das Abwassersystem. Hauptziel ist die Entwicklung, Erprobung und Bewertung einer Filtertechnologie auf Basis Enzym-funktionalisierter Biopolymermodule. Im Ergebnis soll die MSdSt Eliminierung aus Abwasserfrachten erreicht werden, die sich auch auf weitere Einsatzgebiete wie landwirtschaftliche Herbizid-Spritzrückstände, Desinfektionsmittel oder Enteisungsmittel übertragen lässt. Immobilisierte Enzyme mit Sauerstoff-Transfer-Eigenschaften sollen in Kombination mit weiteren oxidativ-wirkenden Pilz-Enzymen in einem innovativen Kaskadensystem diese Mikroschadstoffe abbauen.

Laufzeit 2023-2026

In CEFOX wurde eine einzigartige Syntheseplattform zur zellfreien Expression von maßgeschneiderten oxyfunktionalisierenden Peroxygenasen auf der Basis von Pilzlysaten entwickelt, patentiert und für die Darstellung epoxidierter Lipide, oxyfunktionalisierter Terpenoide und Alkaloide erprobt. Hauptziel von CEFOX-II ist die Überführung dieser Ergebnisse in enzymbasierte Verfahren zur Bereitstellung bioaktiver Lipidmoleküle und maßgeschneiderte Bausteine für die Industrie. Zentrale Aufgaben sind i) die validierte Gewinnung (JenaBios GmbH) von Arachidonsäure (ARA), Eicosapentaensäure (EPA), Docosahexaensäure (DHA) aus biobasierten, nicht-tierischen Ressourcen wie Algen, Pilzen und Flechten als Edukte in ii) umweltschonenden enzymatischen One-Pot-Verfahren auf der Basis zellfrei exprimierter UPOs, die herkömmliche mehrstufige Syntheseprozesse zur Oxyfunktionalisierung nachhaltig substituieren. iii) Im Ergebnis werden teilweise völlig neuartige Wirkstoffmoleküle produziert, die insbesondere durch die Wirtschaftspartner (Chiracon GmbH, Dynamic42 GmbH) auf ihre pharmakologische Wirkung und industrielle Anwendung erprobt, optimiert und skaliert werden. Durch maßgeschneiderte UPOs sollen Lipide mit hoher Wertschöpfung wie 14,15-EET (Antiphlogistikum), 19-HETE (Antihypertonikum), 17,18-EEQ (Antiarrhythmetikum) und RvE3 (Präeklampsie-Biomarker) als biobasierte Wirkstoffkandidaten, in der Frühdiagnostik, sowie als analytische Referenzstandards und Basismoleküle bereitgestellt werden. Die hohe interdisziplinäre Fachkompetenz des CEFOX II Konsortiums ermöglicht die Implementierung biobasierter Moleküle in Wertschöpfungsketten und Verfahrensschritte der Pharma-, Chemie- und Nahrungsmittelindustrie. Die geplanten Wirkstoffprodukte und Bioverfahren der zellfreien UPO-Katalyse bieten echte Wettbewerbsvorteile gegenüber bestehenden Technologien auf Basis fossiler Rohstoffe und dienen als exzellentes Beispiel und Einstiegsportal für die Umstellung auf eine nachhaltige Bioökonomie.

Laufzeit 2023-2026