Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB
Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB

Immunrezeptoren und Wirkstoffscreening

Das angeborene Immunsystem hat großen Einfluss auf die Pathogenese oder den Verlauf verschiedenster Erkrankungen wie Allergien, Infektionen, Tumoren oder Autoimmunerkrankungen. Zentrale Regulatoren des angeborenen Immunsystems sind verschiedene Klassen von Immunrezeptoren. Mithilfe von Ganzzell-Biosensor-Assays identifizieren wir neue immunmodulatorische Moleküle, die potenzielle Wirkstoffkandidaten für die Therapie immunologischer Erkrankungen darstellen.

Rezeptoren des angeborenen Immunsystems

Die Rezeptoren des angeborenen Immunsystems erkennen konservierte molekulare Muster infektiöser Erreger, aber auch isolierte chemische Strukturen, und werden Pattern-Recognition-Rezeptoren (PRRs) genannt. Eine Stimulation dieser Rezeptoren führt über die Aktivierung verschiedener Signalkaskaden und Transkriptionsfaktoren zur Produktion proinflammatorischer Zytokine und spielt damit eine bedeutende Rolle bei der Entstehung von pathologischen Prozessen in akuten und chronischen Entzündungskrankheiten des Menschen. Unter den PRRs stellen die Toll-like-Rezeptoren (TLRs) die größte und bekannteste Familie dar.  

Therapeutischer Ansatz – Agonisten und Antagonisten der Immunrezeptoren

Daher sind Agonisten und Antagonisten ein neuer therapeutischer Ansatz für die Immuntherapie über Immunmodulatoren. Rezeptor-Agonisten stimulieren das angeborene Immunsystem und werden häufig als Wirkstoffadjuvanzien eingesetzt, während Antagonisten Entzündungsprozesse hemmen. Das mögliche Indikationsspektrum reicht von Allergien, Infektionen und Tumoren bis hin zu Autoimmunerkrankungen.

Wirkstoffscreening mit Ganzzell-Biosensor-Assay

Über den Einsatz von elektrochemischen und optischen Sensoren lassen sich zwar strukturelle, weniger jedoch funktionelle Informationen gewinnen. Letzteres ist aber für ein Pharma-Screening von großer Bedeutung, da Arzneimittelwirkungen häufig sehr komplex sind und sich nur in ausgewählten Fällen auf einfache Rezeptor-Ligand-Interaktionen reduzieren lassen. Aus diesem Grund ist es erforderlich, ganze Zellen oder sogar Gewebeteile mit in den Assay einzubeziehen. Die mithilfe des mammalischen Ganzzell-Biosensor-Assays am IGB identifizierten Moleküle stellen potenzielle Arzneimittelkandidaten für die Prävention und Therapie immunologischer Erkrankungen dar.

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Referenzprojekte

JRHDD – Joint Research Hub for Drug Discovery and Delivery

Ziel des JRHDD war es, neue Wirkstoffe zu entwickeln, die die Mechanismen der angeborenen Immunität modulieren, um sie für die Therapie von Infektionskrankheiten, entzündlichen Prozessen und Autoimmunerkrankungen einzusetzen. In einem Vorläuferprojekt mit der Hebrew University of Jerusalem wurden bereits erste vielversprechende Ergebnisse zum Einsatz immunmodulatorischer Stoffe für die Behandlung von Infektionen und inflammatorischen Erkrankungen erzielt. Ein gerichteter Transport der Wirkstoffe an den Ort der Entzündung oder Infektion könnte diese Effekte weiter verbessern. 

Laufzeit: Juli 2017 – September 2018

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Screening nach neuen Immunmodulatoren

Agonisten und Antagonisten von Toll-like-Rezeptoren (TLRs) sind potenzielle Immunmodulatoren und damit ein vielversprechender neuer therapeutischer Ansatz für die Immuntherapie. Das mögliche Indikationsspektrum reicht von Allergien, Infektionen und Tumoren bis hin zu Autoimmunerkrankungen. Ziel dieses internationalen Projekts ist es, neue TLR-Antagonisten/Agonisten zu finden, um Entzündungsreaktionen und Allergien behandeln zu können.

 

Laufzeit: November 2012 – Oktober 2015

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PsoBiBi – Entwicklung von Psoriasis-Therapeutika mithilfe von bizyklischen genetisch kodierten Bibliotheken

Toll-like-Rezeptoren (TLR) des angeborenen Immunsystems spielen bei entzündlichen Hauterkrankungen wie Psoriasis eine Schlüsselrolle. Im Projekt PsoBiBi identifiziert, synthetisiert und validiert das Fraunhofer IGB TLR-Antagonisten zur topischen Applikation als Alternative zu üblichen Behandlungsmethoden, die teilweise erhebliche Nebenwirkungen aufzeigen.

 

Laufzeit: November 2019 – Oktober 2022

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imSAVAR –

Immune Safety Avatar: Modellsysteme für die nicht-klinische Evaluierung immunmodulierender

 

Im Projekt imSAVAR entwickelt ein interdisziplinäres EU‑Konsortium innovative Modellsysteme, um Nebenwirkungen immunmodulierender Therapeutika auf das Immunsystem identifizieren und neue Biomarker für die Diagnose und Prognose entwickeln zu können. Das Fraunhofer IGB entwickelt neuartige immunkompetente In‑vitro‑Modelle auf der Basis von Organ‑on‑Chip‑Systemen sowie zellbasierte Reportergenassays mit Rezeptoren des Immunsystems und ist darüber hinaus im Projektmanagement involviert.

 

Laufzeit: Dezember 2019  – November 2025

 

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