TU Dresdens BIOTEC analysiert Wirkstoffe gegen Covid-19

Passanten laufen an Gebäudeplan der Technischen Universität Dresden vorbei. // Foto: Arno Burgi/Archiv

Auf der Suche nach der Nadel im Heuhaufen: TU Dresdens BIOTEC und Ausgründung PharmAI analysieren Millionen von Wirkstoffen, die Covid-19 heilen könnten.

Das Ziel: Auf schnellstem Wege neue Wirkstoffkombinationen für die Covid-19-Therapie identifizieren, klinische Tests durchführen und mit den Patienten den Kampf gegen das Virus gewinnen.

Die Methode: Ein großangelegter Forschungswettbewerb, der Milliarden von Molekülen untersucht und diejenigen herausfiltert, die den SARS-CoV-2-Erreger blockieren und dank ihrer Zulassung sehr schnell therapeutisch eingesetzt werden können.

An einem solchen Wettbewerb – der sogenannten JEDI Grand Challenge – nimmt das Biotechnologische Zentrum (BIOTEC) der TU Dresden mit seiner Bioinformatik-Gruppe zusammen mit der Ausgründung PharmAI GmbH teil. Das Dresdner Team rund um Prof. Michael Schroeder (BIOTEC) und Dr. Joachim Haupt (PharmAI) hat mit selbst entwickelten Screening-Algorithmen mehrere Wirkstoff-Datenbanken, die fünf Millionen Substanzen enthalten, nach Kandidaten gegen Covid-19 durchsucht und drei erfolgsversprechende Proteintargets bei The Joint European Disruptive Initiative (JEDI) eingereicht.

„Seit mehr als zehn Jahren entwickeln wir am BIOTEC neue Analysemethoden für Proteinstrukturen. Wir suchen nach verborgenen Informationen der Eiweiß-Moleküle, z.B. ähnlichen Bindungsstellen bei nicht verwandten Proteinen, wo sich Wirkstoffe wie bei einem Puzzle andocken können. Damit wollen wir neue therapeutische Anwendungsmöglichkeiten von bekannten Wirkstoffen identifizieren und zugelassene Medikamente bei neuen oder anderen Krankheiten zum Einsatz bringen. Wir sind froh, dass wir dank unserer DiscoveryEngine auch bzgl. Covid-19 fündig waren und gute Wirkstoff-Kandidaten über den Wettbewerb nun der weltweiten Wissenschafts-Community zur Verfügung stellen können – ganz im Sinne von Open Science. Durch das kollektive Wissen von Virologen, Molekularbiologen, Bioinformatikern, durch Hochdurchsatz-Screening und künstliche Intelligenz tragen wir aus Dresden dazu bei, dass heilende Medikamenten-Cocktails mit wenig Nebenwirkungen zügig gefunden werden“, erklärt Prof. Michael Schroeder.

Die im BIOTEC entwickelte DiscoveryEngine ist ein über Jahre optimiertes Screening-Verfahren, das je nach Ziel – z.B. Krebs – diejenigen Substanzen identifiziert, die geeignete Strukturen besitzen, um gegen die Krankheit zu wirken. Die DiscoveryEngine war die Grundlage für die Ausgründung der Firma PharmAI aus dem BIOTEC. „So ermöglichen wir eine breite klinische und wirtschaftliche Nutzung unseres Verfahrens. Und der Wettbewerb, wo wir als Kooperationspartner von BIOTEC mitwirken, ist eine erstklassige Gelegenheit, unsere Potenziale zu zeigen“, sagt Dr. Joachim Haupt, Geschäftsführer von PharmAI und ehemaliger wissenschaftlicher Mitarbeiter am BIOTEC. „Die DiscoveryEngine ist schnell und genau. In nur einer Woche haben wir fünf Millionen Substanzen gescreent. Herkömmliche rechnerbasierte Methoden bräuchten bei nur einer Minute pro Substanz zirka zehn Jahre Rechenzeit für die Aufgabe. Auch unsere Trefferquote war deutlich höher als bei den üblichen Screening-Verfahren. Diese Schnelligkeit und Zielgerichtetheit sind genau das, was im Kampf gegen Covid-19 gefragt ist.“

„Wir freuen uns sehr über den eingereichten Beitrag von TU Dresden und PharmAI. Er ist Teil einer enormen Resonanz, die wir von über 100 internationalen Teams erhalten haben. Im Herbst, nach der experimentellen Validierung, werden wir wissen, welches der vorhergesagten Medikamente uns dem Kampf gegen das Virus einen Schritt näherbringen kann“, sagt Prof. Thomas M. Hermans, Program Manager bei JEDI.

In Stufe zwei und drei der JEDI Grand Challenge soll das kollektive Wissen der teilnehmenden internationalen Virologen genutzt werden, um die eingereichten vielversprechenden Substanzen zu analysieren und aus ihnen in Rekordzeit neue Wirkstoffe zu identifizieren, die das Virus komplett ausschalten können. Durch den Einsatz von u.a. Hochdurchsatz-Virentests sollen neue Arzneimittelkombinationen mit geringster toxischer Wirkung und so gut wie keinen Nebenwirkungen gefunden werden, die dann rasch in klinischen Tests geprüft werden und Covid-19-Patienten schon bald heilen könnten. Prof. Michael Schroeder: „Dann wäre die Suche nach der Nadel im Heuhaufen in Rekordgeschwindigkeit in nur wenigen Monaten erfolgreich gewesen. Wie fiebern den Ergebnissen entgegen.“

Das Biotechnologische Zentrum (BIOTEC)

Das Biotechnologische Zentrum (BIOTEC) wurde 2000 als zentrale wissenschaftliche Einrichtung der TU Dresden mit dem Ziel gegründet, modernste Forschungsansätze in der Molekular- und Zellbiologie mit den in Dresden traditionell starken Ingenieurswissenschaften zu verbinden. Seit 2016 ist das BIOTEC eines von drei Instituten der zentralen wissenschaftlichen Einrichtung Center for Molecular and Cellular Bioengineering (CMCB) der TU Dresden. Das BIOTEC nimmt eine zentrale Position in Forschung und Lehre im Forschungsschwerpunkt Molecular Bioengineering ein und verbindet zellbiologische, biophysikalische und bioinformatische Ansätze miteinander. Es trägt damit entscheidend zur Profilierung der TU Dresden im Bereich Gesundheitswissenschaften, Biomedizin und Bioengineering bei.

Mehr Informationen zum BIOTEC finden Sie hier: www.tu-dresden.de/biotec

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