PERsonalisierte Medizin durch FUNCTIONomics in BB: Drug-Metabolisierungsmodul für Wirkstofftests an Patientenzellen

PER-FUNCTION BB ist ein EFRE-geförderter Forschungsverbund bestehend aus der BTU Cottbus-Senftenberg (Prof. K. Scheibner und Prof. J.-H. Küpper) und Universität Potsdam (Prof. F. Jung und PD. Dr. Burkard Schulz). Dieses Projekt wird aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung und des Landes Brandenburg gefördert.

Der avisierte innovative Forschungsansatz wird die Möglichkeiten der heute vorwiegend auf Genom- und Proteinebene durchgeführten Companion Diagnostics, d.h. Stratifizierung der Patienten hinsichtlich des Ansprechens auf eine Therapie, potenzieren. Die neue Technologieplattform von Patienten-individualisierten In-vitro-Wirkstofftests wird als „FUNCTIONOMICS“ in Ergänzung zu Genomics, Metabolomics und Proteomics bezeichnet. Die essentielle und im vorgelegten Forschungskonzept realisierbare Voraussetzung für FUNCTIONOMICS ist dabei, dass nicht nur der jeweilige Wirkstoff in der Verabreichungsform an Patientenzelltypen untersucht wird, sondern erstmals auch die in der Leber entstehenden aktiven Metabolite präparativ getestet werden können.

Laufzeit: 2016-2020

Entwicklung eines physiologisch relevanten Testsystems zur In-vitro-Erfassung von Hepatotoxizität im Hochdurchsatz (HepatoTox)

HepatoTox ist ein EFRE-geförderter Forschungsverbund bestehend aus der BTU Cottbus-Senftenberg (Prof. J.-H. Küpper) und dem Fraunhofer-Institut für Zelltherapie & Immunologie Institutsteil Bioanalytik und Bioprozesse (IZI-BB) in Potsdam (Prof. C. Duschl). Dieses Projekt wird aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung und des Landes Brandenburg gefördert.

Hauptziel ist die Etablierung eines In-vitro-Hochdurchsatz-Testverfahrens zur Bewertung der Lebertoxizität von chemischen Stoffen, das den Vorgaben der REACH-Verordnung der Europäischen Union entspricht. Mit Hilfe dieses Verfahrens wird die Bereitstellung einer Dienstleistung angestrebt, die Chemieunternehmen bei der Beschleunigung von Zulassungsverfahren neuentwickelter chemischer Stoffe unterstützt. Das In-vitro-Testverfahren soll mittelfristig substantielle Beiträge bei der Reduzierung von Tierversuchen zur

Bewertung der Lebertoxizität liefern. In dem geplanten Vorhaben sollen die Voraussetzungen geschaffen werden, um mit dem Testverfahren auch die Lebertoxizität von pharmazeutischen Wirkstoffen beurteilen zu können. Dies wird erreicht, indem das Testsystem neuartige Eigenschaften besitzt, die durch die Umsetzung der technologisch/wissenschaftlichen Ziele des Vorhabens erlangt werden. Diese beinhalten:

  • Langzeitkultivierung humaner Leberzellen über mehr als vier Wochen, wobei die metabolische Aktivität der Zellen kontinuierlich in Echtzeit auf der Grundlage von deren Sauerstoffverbrauch bestimmt wird. Dies erlaubt die Etablierung von Testformaten zur Bewertung von chronischer bzw. “repeated dose“-Lebertoxizität.
  • Nutzung von humanen proliferationsfähigen und physiologisch relevanten Hepatoyzten für die Bewertung von Lebertoxizität. Diese Zellen wurden in den letzten Jahren in der Arbeitsgruppe von Prof. Küpper an der B-TU entwickelt und zeichnen sich dadurch aus, dass sie gegenüber den sonst genutzten Zelllinien ein sehr viel realistischeres Modellsystem für die Leber darstellen.
  • Anpassung und Optimierung des derzeitig verfügbaren Mikrobioreaktors an die Anforderungen von proliferationsfähigen physiologisch relevanten humanen Leberzellen. Bisher ist der Reaktor und dessen Versorgungsinfrastruktur für eine gebräuchliche Leberzelllinie genutzt worden, deren Kultivierung bedeutend einfacher ist.
  • Erweiterung der fluidischen und optischen Infrastruktur für den parallelen Betrieb von 12 Mikroreaktoren.

Laufzeit: 2017-2020

Pilzbasierte zellfreie Synthese-Plattformen (PZ-Syn)

Die Fraunhofer-Außenstelle mit dem Projekt PZ-Syn wird  sich unter Mitwirkung von Prof. Küpper in den nächsten Jahren mit der Entwicklung von neuen biotechnologischen Verfahren zur Produktion von hochwirksamen Proteinen befassen. Gereinigte Proteine spielen eine zunehmende Rolle als pharmakologische Wirkstoffe in der pharmazeutischen Industrie und als hochspezifische Biokatalysatoren für die Herstellung von Fein- und Spezialchemikalien in der chemischen Industrie. Mit dem neuen Technologieportfolio, welches auf den Expertisen von Partnern an der Technischen Universität Dresden, dem Fraunhofer IZI-BB sowie dem Institut für Biotechnologie an der BTU soll erstmals ermöglicht werden, Proteinproduktionen im sehr gut kontrollierbaren zellfreien System für industrielle Anwendungen hochzuskalieren.

Mit der Einrichtung der Außenstelle wird die Zusammenarbeit der Fraunhofer-Gesellschaft mit der BTU intensiviert und in Zukunft kann damit ein positiver Beitrag für den Strukturwandel der Lausitz in Richtung nachhaltige Industrieregion geleistet werden.

Laufzeit: 2018-2023

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