Coronavirus-Forschung am Fraunhofer ITEM

Medizinische Forschung zu SARS-CoV-2

Fraunhofer vs. Corona

Als Institut mit jahrzehntelanger Erfahrung in der Infektions- und Lungenforschung, in der Arzneimittelentwicklung und Medizintechnik sowie auf dem Gebiet der Chemikalienbewertung kann das Fraunhofer ITEM einen wichtigen Beitrag zum wissenschaftlichen Fortschritt in der Coronavirus-Bekämpfung leisten.

Auf der Suche nach einem Medikament gegen Corona

Forschende des internationalen Konsortiums iCAIR® arbeiten an der Entwicklung neuer Antiinfektiva zur Behandlung oder Prävention klinisch bedeutsamer Infektionserkrankungen der Atemwege durch Bakterien, Viren und Pilze – jetzt haben sie ein Projekt zur Entwicklung von Medikamenten gegen das Coronavirus SARS-CoV-2 gestartet.

 

Give-a-Breath Challenge

Im Ideenwettbewerb »Give-a-Breath Challenge« suchen die Munich Re und Fraunhofer seit März Konzepte für Beatmungsgeräte und Zubehör. Die Gewinner stehen nun fest: In der Kategorie für nichtinvasive Beatmungsgeräte teilen sich zwei Teams die Auszeichnung – darunter das Team SmartCPAP, das mit seinem Entwurf für ein nichtinvasives Beatmungsgerät aus 3D-druckfähigen Teilen überzeugt hat und in dem das Fraunhofer ITEM mitarbeitet. Nun geht es in die nächste Phase: klinische Studien, Funktionsprüfungen, Piloteinsatz …

Im Kampf gegen Corona: Aktuelle Projektübersicht

BEAT-COVID: Mit neuartigen Therapien gegen die Pandemie

Die aktuelle SARS-Coronavirus-2-Pandemie mit all ihren Auswirkungen auf die Gesellschaft – gesundheitlich wie wirtschaftlich – zeigt, wie dringend es ist, neue Therapien zur Behandlung von COVID-19 zu entwickeln. Gleichzeitig wird die Notwendigkeit deutlich, zukünftig neu auftretende Virusinfektionen gut vorbereitet zu sein. Um dieser Pandemie zu begegnen und auch gegen zukünftig neu auftretende Pandemie-auslösende Erreger gewappnet zu sein, entwickeln Fraunhofer-Forscherinnen und -Forscher im Projekt BEAT-COVID eigenständige neuartige Therapiestrategien und bauen dabei auch Plattformtechnologien auf, um gegen zukünftige, heute noch unbekannte Erreger sehr zielgerichtet und schnell neue Medikamente entwickeln zu können. Fünf Fraunhofer-Institute und kooperierende Universitäten, koordiniert vom Fraunhofer ITEM, verfolgen gemeinsam mit ihren Expertisen in der präklinischen und klinischen Medikamentenentwicklung drei Ziele: das Virus am Eintritt in die Zelle hindern, das Virus direkt bekämpfen und schließlich die vom Virus ausgelöste überschießende Immunreaktion regulieren.

Zur aktuellen Pressemitteilung vom 19.10.2020

Projektpartner: Fraunhofer IZI, Fraunhofer ISC, Fraunhofer IAP, Fraunhofer IZM

Ansprechpartner: Prof. Dr. Jens Hohlfeld

 

RENACO: Bauchspeicheldrüsen-Medikament Nafamostat gegen COVID-19?

Angesichts der pandemischen Ausbreitung von SARS-CoV-2 werden wirksame Medikamente und Impfstoffe dringend benötigt. Um diesen Prozess zu beschleunigen, werden Medikamente, die bereits zur Behandlung anderer Erkrankungen zugelassen sind, im Hinblick auf eine mögliche Wirksamkeit gegen das neuartige Coronavirus getestet. Wissenschaftler des Deutschen Primatenzentrums in Göttingen (DPZ) und des Fraunhofer ITEM erhalten jetzt 1,6 Millionen Euro vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) für ein gemeinsames Projekt zur Untersuchung der Wirksamkeit des Bauchspeicheldrüsen-Medikaments Nafamostat.

Zur Pressemitteilung 

Projektpartner: Deutsches Primatenzentrum (DPZ) 

Ansprechpartner: Prof. Dr. Armin Braun

DRECOR: Mittels Drug-Repurposing Medikamente zur inhalativen Therapie entwickeln

Für den aktuellen weltweiten Gesundheitsnotstand, ausgelöst durch die SARS-CoV-2-Pandemie, werden Impfstoffe zur Prävention und Medikamente für die Bewältigung der COVID-19-Erkrankung dringend benötigt. Durch das sogenannte Drug-Repurposing, die Umnutzung vorhandener Wirkstoffe mit bekanntem Sicherheitsprofil oder bereits für andere Indikationen zugelassener Medikamente, wollen Fraunhofer-Wissenschaftlerinnen und -Wissenschaftler schnell neue Wirkstoffe gegen COVID-19 identifizieren und Therapien entwickeln. Das Projekt DRECOR baut auf diesem Drug-Repurposing-Ansatz auf und verfolgt drei Hauptziele: Zunächst sollen geeignete, in Atemwegen und Lunge wirkende Wirkstoffmoleküle gefunden und entsprechend für eine systemische oder inhalative Verabreichung formuliert werden. Zusätzlich wird für die inhalative Wirkstoffverabreichung ein Prototyp eines intelligenten medizinischen Gerätes gebaut, der in klinischen Studien eingesetzt werden kann. Außerdem sollen komplexe In-vitro-Modelle und Testsysteme etabliert werden, die auch in anderen Projekten für weitere Indikationsgebiete eingesetzt werden können. Längerfristig wollen die Projektpartner ein multidisziplinäres Netzwerk aufbauen und geeignete Verfahren zur Formulierung und Verabreichung von Arzneimitteln bereitstellen, um besser auf zukünftige Pandemien vorbereitet zu sein. Im Projekt DRECOR kooperieren sieben Fraunhofer-Institute, koordiniert vom Fraunhofer IME.

Projektpartner: Fraunhofer IME, Fraunhofer IGB, Fraunhofer ISC, Fraunhofer IBMT, Fraunhofer ITEM, Fraunhofer IAP, Fraunhofer IZI, Fraunhofer Project Center for Drug Discovery and Delivery at Hebrew University of Jerusalem (Israel)

Ansprechpartner: Prof. Dr. Armin Braun, Dr. Gerhard Pohlmann

QUELLE: Luftgetragenen Infektionsrisiken auf der Spur – welche Rolle können Aerosole spielen?

SARS-CoV-2-Viren und viele andere Pathogene werden nach aktuellem Kenntnisstand primär über eine Tröpfcheninfektion übertragen. Um das Infektionsrisiko zu reduzieren, wurde eine Vielzahl gesetzlicher und freiwilliger Maßnahmen wie Kontaktbeschränkungen und das Tragen eines Mund-Nasenschutzes etabliert. Eine Übertragung von Viren durch ausgeatmete Aerosole – kleinste (< 5 µm) Flüssigkeitströpfchen, die lange in der Luft schweben bleiben – ist immer wieder Diskussionsgegenstand. Experten am Fraunhofer ITEM wollen nun mithilfe der vorhandenen, geeigneten Messtechniken systematisch untersuchen, wie groß der Ausstoß an feinen Aerosolpartikeln in der Ausatemluft ist und ob die derzeitig eingesetzten Mund-Nasen-Masken effizient vor ausgeatmeten Aerosolen schützen. Die Forschungsergebnisse sollen zu einem besseren Verständnis der Übertragung von Coronaviren beitragen und helfen, Relevanz, Eignung und Priorisierung entsprechender Schutzmaßnahmen besser einzuschätzen, insbesondere im Gesundheitswesen und in der Altenpflege. Zusätzlich soll die Effizienz passiver Schutzmaßnahmen bewertet werden, beispielsweise der Belüftung von Räumen.

Ansprechpartnerin: Dr. Katharina Schwarz

Filter4Flow: Intelligenter Virenfilter für SARS-CoV-2-Patienten

Patienten mit einem schweren Verlauf einer COVID-19-Erkrankung müssen oft beatmet werden, nicht-invasiv oder auch auf der Intensivstation. In beiden Fällen ist ein Monitoring – ein Überwachen der Atemfunktion und der Atemparameter – erforderlich. Die Patienten und auch das medizinische Personal sollten möglichst vor einer Virusinfektion geschützt werden. Ein intelligenter Virenfilter, der sowohl bei der nicht-invasiven als auch bei der invasiven Beatmung eingesetzt werden kann, soll diesen Schutz ermöglichen. In dem Projekt Filter4Flow entwickeln Fraunhofer-Wissenschaftlerinnen und -Wissenschaftler in Kooperation mit den Firmen Aircontrols, ELK und Christoph Manegold MT-Consult einen solchen intelligenten Virenfilter – eine neuartige Kombination aus schnellen Sensorelementen zur Atemstrom-, Druck- und Atemgasmessung sowie einem Virenfilter. Hierbei werden die Signale digitalisiert und schnell und kabellos zu einem Atemsystem oder einer Patientenüberwachungseinrichtung (z. B. App) übertragen. Der intelligente Virenfilter ermöglicht ein genaues, zuverlässiges und gleichzeitig preisgünstiges Monitoring der Atmung einer hohen Patientenzahl bei gleichzeitiger Filterfunktion zum Infektionsschutz für Patient und Personal. Dies trägt dazu bei, einen befürchteten Engpass an Beatmungsplätzen zu verhindern.

Projektpartner: Fraunhofer IST, Fraunhofer IIS, Aircontrols, ELK, Christoph Manegold MT-Consult

Ansprechpartner: Dr. Gerhard Pohlmann

CoClean-up: Mit hocheffizienter Raumluftdesinfektion die SARS-CoV-2-Ausbreitung eindämmen

Als Hauptvektor für die Ausbreitung des Coronavirus SARS-CoV-2 gelten feine Tröpfchen, sogenannte Aerosole, in der Ausatemluft infizierter Personen. In dem Projekt CoClean-up entwickelt das Fraunhofer IKTS mit unserer Unterstützung ein System zur Abluftreinigung in geschlossenen Räumen. Das System arbeitet auf Grundlage der elektrochemischen Totaloxidation, mit der eine vollständige Zerstörung organischer Substanz möglich ist. Das stellt sicher, dass auch keine Endotoxine oder andere Produkte unvollständigen Schadstoffabbaus in die Raumluft, insbesondere bei Klima- oder Lüftungsanlagen, gelangen. Nach erfolgreicher Entwicklung des Prototyps sollen rasch Systemoptimierung und –integration sowie Maßstabsvergrößerung erfolgen und die Markteinführung vorangetrieben werden. Die hocheffiziente Raumluftdesinfektion soll auch zukünftig zur Prävention einer Virusausbreitung eingesetzt werden.

Projektpartner: Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS

Ansprechpartnerin: Dr. Katharina Schwarz

Immunovid‐19: Eintritt von SARS-CoV-2 in die Zellen verhindern

Es gibt verschiedene therapeutische Ansatzpunkte gegen SARS-CoV-2. Einer davon ist, das Virus am Eintritt in die Wirtszelle zu hindern. Das ist das Entwicklungsthema, das das Fraunhofer ITEM und das Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf als Partner im Projekt Immunovid‐19 angehen. Gemeinsam wollen sie einen therapeutischen Ansatz entwickeln, durch den das Coronavirus SARS-CoV-2 durch ein Fusionsprotein mit der löslichen Domäne des ACE2-Proteins am Eintritt in die Zellen gehindert wird. Zur Herstellung des Fusionsproteins wird gerade eine rekombinante CHO-Produktionszelllinie entwickelt.

Projektpartner: Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf

Ansprechpartnerin: Dr. Corinna Lüer

redCMC: Regulatorisch-technischer Shortcut zur Herstellung eines passiven Impfstoffs gegen SARS-CoV-2

Um neue Impfstoffe in die klinische Anwendung zu bringen, muss eine regulatorisch und verfahrenstechnisch bedingte Abfolge von Entwicklungsphasen durchlaufen werden. Am Beispiel eines Passiv-Vakzins gegen SARS-CoV-2 wird in enger Zusammenarbeit mit den Projektpartnern und dem Paul-Ehrlich-Institut eine Herangehensweise entwickelt, die zum Ziel hat, den Zeitraum für Bioprozessentwicklung und erste GMP-Herstellung von klinischer Prüfware drastisch zu verkürzen – von bisher mehr als 15 Monaten auf weniger als 6 Monate. Das erfordert ein Um- bzw. Neudenken der Partner, sowohl qualitativ als auch regulatorisch. Zentrales Element ist dabei ein verkürztes bioprozesstechnisches und regulatorisches Set-up, das im Falle einer validen Umsetzbarkeit einen sehr viel schnelleren Zugang zu einer klinischen Anwendung zur Folge hat – ohne jegliche Abstriche bei der Patientensicherheit. Sollte sich dieser regulatorisch-technische Shortcut bewähren, ließe sich das Prinzip grundsätzlich für die Entwicklung neuer Biopharmaka anwenden, die so schneller zur ersten Anwendung am Menschen gelangen. Im Falle künftiger Pandemien kann dann schneller mit neuen Vakzinen gerechnet werden.

Zur aktuellen Pressemitteilung: Fraunhofer ITEM und Corat Therapeutics GmbH starten mit beschleunigter Herstellung eines Passivimpfstoffs gegen COVID-19

Ansprechpartnerin: Dr. Kathrin Bohle

Safe-Anticorona: Pharmakokinetik und Sicherheit von monoklonalen Antikörpern gegen SARS-CoV-2 im Modell untersuchen

Als vielversprechende Wirkstoffe werden monoklonale Antikörper betrachtet, die unter anderem aus dem Immunplasma von genesenen COVID-19-Patienten gewonnen werden und das Virus inaktivieren können (neutralisierende Antikörper). Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am Fraunhofer ITEM wollen in einem speziellen Lungenmodell die Sicherheit und Pharmakokinetik (beschreibt die Gesamtheit aller Prozesse, denen ein Arzneistoff im Körper unterliegt: die Aufnahme, die Verteilung im Körper, den biochemischen Um- und Abbau und die Ausscheidung eines Arzneistoffs) eines monoklonalen Antikörpers untersuchen. Als Modell verwenden sie die isoliert perfundierte Rattenlunge (IPL). Mithilfe dieses Ex-vivo-Organmodells werden die Sicherheit, Bioverfügbarkeit und die Kinetik von intravenös verabreichten Antikörpern untersucht. Außerdem soll die Frage geklärt werden, ob ein intravenös verabreichter Antikörper den Zielort der SARS-CoV-2-Infektion, also die Lunge, erreicht oder ob eine inhalative Verabreichung erfolgversprechender ist.

Ansprechpartnerin: Dr. Christina Hesse