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Mit stabilen Proteinkristallen die Effizienz der Drug Discovery steigern

Science4Life Konzeptphasengewinner CrystalsFirst stellt sich vor

18.05.2017

Science4Life e.V.

Dr. Karl-Heinz Baringhaus, Dr. Serghei Glinca und Dr. Kan Fu (zwei der Gründer von CrystalsFirst), Dr. Rainer Waldschmidt.

Proteinkristalle bilden einen zentralen Nexus der Drug Discovery, da anhand dieser die Wechselwirkungen mit potentiellen Arzneistoffen atomgenau untersucht werden. Computergestützte 3D-Modelle sind wesentlicher Bestandteil dieses Forschungsprozesses, weil sie die strukturelle Interaktion zwischen Arzneistoff und Protein darstellen. Um die nötigen Strukturdaten für das Modell zu erhalten, werden die Proteinkristalle in Lösungen mit Arzneistoffkandidaten getränkt und mittels Röntgenstrukturanalyse untersucht. Nach bisherigem Ansatz müssen zunächst die Tränkbedingungen in einem zeit- und materialaufwendigen Verfahren so optimiert werden, dass die sehr oft instabilen Kristalle erhalten bleiben. Die resultierenden 3D-Modelle werden anschließend verwendet, um durch chemische Modifikationen die Arzneistoffkandidaten gezielt an das Zielprotein anzupassen.

Das Marburger Gründerteam CrystalsFirst hat ein instrumenten-unabhängiges Stabilisierungsverfahren für Proteinkristalle entwickelt, das den Tränkprozess optimiert (SmartSoak) und das zeit-, material- und personalintensive Trial- und Error-Verfahren ablöst. Dieser Prozess der Arzneistoffsuche verkürzt sich mindestens um das 6-fache im Vergleich zum herkömmlichen Ansatz und liefert gleichzeitig qualitativ hochwertige Erkenntnisse auf atomarer Ebene. Nicht nur die Kristallqualität wird dadurch verbessert, sondern folglich auch die Aussagekraft der 3D-Modelle, sodass CrystalsFirst schon in der frühen Phase der Wirkstoffentwicklung die Kosten für Fehlentwicklungen minimiert.

CrystalsFirst Vision ist, dass alle Arzneistoffe designt werden. Die Wirkstoffe werden dabei ausgehend von kleinsten Molekülen für die Zielproteine „maßgeschneidert“. Dadurch werden die genauen Auswirkungen des Arzneistoffkandidaten auf den menschlichen Organismus von Beginn an besser kontrollierbar und ein schnellerer Eintritt in die klinischen Studien wird begünstigt

Neben SmartSoak setzen die Gründer bei der Arzneistoffsuche eine eigene Substanzbibliothek ein, die hohe Trefferquoten generiert, und werten die Daten vollautomatisch aus. Das ganze Know-how stammt aus den Köpfen eines interdisziplinär aufgestellten Gründerteams der Philipps-Universität Marburg, das aus Dr. Kan Fu (Methodenwissen in der Drug Discovery), Dr. Glinca (In-silico-Methoden) und Dr. Merkl (biomolekulare Interaktionsanalyse und Bioanalytik) besteht.

Ihr gemeinsames Ziel ist es, innovative biotechnologische Anwendungen zu entwickeln und langfristig neue Standards in der Wirkstoffsuche sowie -entwicklung zu etablieren. Für die nächsten Schritte möchte das Gründerteam kleine und mittelständische Unternehmen als Partner gewinnen, die bei CrystalsFirst spezifische Forschungsschritte outsourcen wollen und kristallfertige Proteine zur Verfügung stellen. CrystalsFirst übernimmt die Stabilisierung, das Screening und die finale Datenauswertung mitsamt der Generierung von 3D-Modellen. Um allen konkreten Anfragen auf Projekte nachzugehen, werden noch weitere Investoren gesucht.

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