Immunologie und Infektionsforschung

Antiinfektive Arzneimittel gegen Bakterien und Viren entwickeln und testen

© Fraunhofer ITEM, Ralf Mohr
Die Entwicklung, Formulierung und die Art der Verabreichung von antiinfektiven Wirkstoffen sind zentrale Forschungsthemen am Fraunhofer ITEM.

Forschung auf dem Gebiet der Infektionskrankheiten erlangte mit Beginn der SARS-CoV-2-Pandemie eine besondere Bedeutung. So wurden am Fraunhofer ITEM mithilfe von Förderprogrammen der Fraunhofer-Gesellschaft und des Bundesministeriums für Bildung und Forschung sowie im Rahmen von Auftragsforschung für Unternehmen innerhalb kürzester Zeit zahlreiche Projekte auf den Weg gebracht. Ziele dabei waren, die Infektiosität und Übertragbarkeit von SARS-CoV-2 besser zu verstehen, coronaspezifische aktive und passive Impfstoffe zu entwickeln sowie die Sicherheit und Wirksamkeit von Therapeutika zur Behandlung von COVID-19 zu prüfen. Die Erkenntnisse aus vielfältigen Forschungsprojekten am Fraunhofer ITEM leisten einen wertvollen Beitrag im Kampf gegen die Corona-Pandemie und generieren Wissen für mögliche zukünftige Pandemien. Beispielsweise gelang es Forschenden des Bereichs »Pharmazeutische Biotechnologie«, neutralisierende Antikörper gegen SARS-CoV-2 als Prüfpräparat in Rekordzeit herzustellen: In weniger als sieben Monaten wurde das Prüfpräparat in die klinische Prüfung überführt.

Entwicklung antiinfektiver Arzneimittel

Die Entwicklung, Formulierung und die Art der Verabreichung von antiinfektiven Wirkstoffen sind aktuelle Forschungsthemen am Institut. Die Kompetenz für die Formulierungsentwicklung wird weiter ausgebaut und die Entwicklung und Herstellung von Antiinfektiva als Wirkstoffaerosole für die Verabreichung über die Atemwege intensiv vorangetrieben.

Datenschutz und Datenverarbeitung

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Simulation von Infektionen in Lungenschnitten zur Wirksamkeitsprüfung von Medikamenten: Die Forscher*innen am Fraunhofer ITEM in Hannover verfügen durch die Nähe zur Medizinischen Hochschule Hannover über die Möglichkeit, direkt mit menschlichem Lungengewebe von operierten Patient*innen zu arbeiten, daraus lebende Lungenschnitte zu gewinnen und diese im Labor zu kultivieren.

Herstellung von Bakteriophagen zur Bekämpfung bakterieller Infektionen

Im Hinblick auf bakterielle Infektionen liegt am Fraunhofer ITEM ein besonderer Schwerpunkt auf der Entwicklung von Herstellungsverfahren für Bakteriophagen – auf diesem Gebiet ist das Institut führend. Phagen werden als Prüfpräparate hergestellt und Modelle für Tests auf Sicherheit und Wirksamkeit etabliert.

Immunerkrankungen früh erkennen und individuell behandeln

© Fraunhofer ITEM, Ralf Mohr
Humane Organmodelle und Patientenmaterial stehen dabei im Vordergrund, um zukünftig die für den Menschen relevanten Immunmechanismen pharmakologisch und toxikologisch noch besser zu verstehen (hier: Precision-Cut Lung Slices).

Etwa acht Prozent der Bevölkerung weltweit sind von Immunerkrankungen betroffen. Diese können praktisch jedes Organ oder Gewebe betreffen. Immunerkrankungen werden meist symptomatisch therapiert mit Medikamenten, die das Immunsystem der Patientin oder des Patienten unspezifisch unterdrücken. Ursächliche und im Idealfall individualisierte Therapien sind derzeit kaum verfügbar. Sowohl hinsichtlich der Pathophysiologie als auch möglicher therapeutischer Zielstrukturen besteht hoher Forschungsbedarf.

Das Fraunhofer ITEM verfügt über langjährige Expertise in der Immuntoxikologie und Immunpharmakologie, die sich neben mechanistischer Forschung auf die Entwicklung von Biopharmazeutika und Arzneimitteln für neuartige Therapien (Advanced Therapy Medicinal Products, kurz ATMPs) konzentriert. Der Schwerpunkt liegt hierbei auf Erkrankungen der Atemwege und der Lunge – vor allem Asthma, der chronisch-obstruktiven Lungenerkrankung COPD, fibrosierenden Lungenerkrankungen sowie Allergien und Infektionen. Für die Erforschung immunmodulierender Substanzen und von ATMPs werden am Fraunhofer ITEM In-vitro-Modelle, innovative Teststrategien sowie Endpunkte in Toxizitätsstudien weiterentwickelt. 

Immunologie und Infektionsforschung: Aktuelle Projekte und Highlights

 

Immunologie

Erfahren Sie mehr über unsere aktuellen Projekte im Bereich Immunologie.

Drug Repurposing

Drug Repurposing hat sich im Kampf gegen das SARS-Coronavirus-2 als gut geeignete Methode für eine beschleunigte Medikamentenentwicklung erwiesen. Erfahren Sie mehr über die Projekte DRECOR und RENACO.

Projekt iCAIR®

Die dringend benötigten Wirkstoffe gegen Atemwegsinfektionen und neue präklinische Infektionsmodelle entwickeln die Forschenden in Forschungskooperationen, beispielsweise im Rahmen des deutsch-australischen Konsortiums iCAIR®. 

Aerosole in der Pandemie

Mit Aerosolen und dem luftgetragenen Infektionsrisiko von SARS-CoV-2 befassen sich unsere Projekte CoClean-up, AVATOR und QUELLE. 

Isoliert perfundierte Rattenlunge (IPL)

Mithilfe des Ex-vivo-Modells »isoliert perfundierte Rattenlunge« (IPL) kann die Tröpfchenresorption von Aerosolen untersucht werden.

 

Fraunhofer CIMD

Um der Relevanz von Immunerkrankungen zu begegnen, hat die Fraunhofer-Gesellschaft 2017 einen Exzellenzcluster für immun-mediierte Erkrankungen – Fraunhofer CIMD – aufgebaut, an dem das Fraunhofer ITEM als Kerninstitut beteiligt ist.

 

Herstellung von Bakteriophagen

Erfahren Sie mehr über die Projekte PhagoFlow und Phage4Cure.

BEAT-COVID

Im Projekt BEAT-COVID werden neuartige Therapiestrategien und Plattformtechnologien aufgebaut, um gegen zukünftige, heute noch unbekannte Erreger zielgerichtet und schnell neue Medikamente entwickeln zu können.

RSV-vermitteltes Asthma

Die Forschenden haben ein Modell etabliert, das die RSV-Infektion in lebendigem, menschlichem Lungengewebe ex vivo abbildet. Mithilfe dieses Modells werden neuartige Therapieansätze entwickelt, die RSV-vermitteltes Asthma verhindern sollen.

 

PCLS zur Entwicklung neuer Arzneistoffe

Zur Entwicklung von Arzneistoffen gegen COVID-19 nutzen Forschende des Fraunhofer ITEM menschliche, lebende Lungenschnitte als Testsystem.

Entwicklung neuer COVID-19-Therapeutika

Mit dem Aufbau einer »Screening-Pipeline« sollen neue COVID-19-Therapeutika entwickelt werden.

Bekämpfung von Antibiotikaresistenzen

Effektive neue Strategien zur Bekämpfung resistenter Keime sind dringend erforderlich – insbesondere auf dem Gebiet der Lungeninfektionen, die laut WHO zu den häufigsten Todesursachen zählen.

Publikationen

  • Chen, F., Elgaher, W. A. M., Winterhoff, M., Büssow, K., Waqas, F. H., Graner, E., Pires-Afonso, Y., Casares Perez, L., de la Vega, L., Sahini, N., Czichon, L., Zobl, W., Zillinger, T., Shehata, M., Pleschka, S., Bähre, H., Falk, C., Michelucci, A., Schuchardt, S., Blankenfeldt, W., Hirsch, A. K. H., Pessler, F. (2022). "Citraconate inhibits ACOD1 (IRG1) catalysis, reduces interferon responses and oxidative stress, and modulates inflammation and cell metabolism." Nature Metabolism [Epub ahead of print]. doi: 10.1038/s42255-022-00577-x - Open Access
  • Färber, I., Kruger, J., Rocha, C., Armando, F., von Kockritz-Blickwede, M., Pohlmann, S., Braun, A., Baumgartner, W., Runft, S., Kruger, N. (2022). Investigations on SARS-CoV-2 Susceptibility of Domestic and Wild Animals Using Primary Cell Culture Models Derived from the Upper and Lower Respiratory Tract. Viruses 14(4). doi: 10.3390/v14040828 https://www.mdpi.com/1999-4915/14/4/828 - Open Access
  • Friedrich, M., Pfeifer, G., Binder, S., Aigner, A., Vollmer Barbosa, P., Makert, G. R., Fertey, J., Ulbert, S., Bodem, J., Konig, E. M., Geiger, N., Schambach, A., Schilling, E., Buschmann, T., Hauschildt, S., Koehl, U., Sewald, K. (2022). Selection and Validation of siRNAs Preventing Uptake and Replication of SARS-CoV-2. Front Bioeng Biotechnol 10: 801870. doi: 10.3389/fbioe.2022.801870 https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fbioe.2022.801870/full  - Open Access
  • Heratizadeh, A., Roesner, L. M., Traidl, S., Moitinho-Silva, L., Ellinghusen, B., Rodriguez, E., Harder, I., Sapak, M., Weidinger, S., Badorrek, P., Hohlfeld, J. M., Werfel, T. (2022). Basic skin therapy effects on skin inflammation and microbiome composition in patients with atopic dermatitis after challenges with grass pollen. Journal of the European Academy of Dermatology and Venereology [Epub ahead of print]. doi: 10.1111/jdv.17966 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/jdv.17966
  • Herrera, V. L. M., Walkey, A. J., Nguyen, M. Q., Gromisch, C. M., Mosaddhegi, J. Z., Gromisch, M. S., Jundi, B., Lukassen, S., Carstensen, S., Denis, R., Belkina, A. C., Baron, R. M., Pinilla-Vera, M., Mueller, M., Kimberly, W. T., Goldstein, J. N., Lehmann, I., Shih, A. R., Eils, R., Levy, B. D., Ruiz-Opazo, N. (2022). A targetable 'rogue' neutrophil-subset, [CD11b+DEspR+] immunotype, is associated with severity and mortality in acute respiratory distress syndrome (ARDS) and COVID-19-ARDS. Scientific Reports 12(1): 5583. doi: 10.1038/s41598-022-09343-1 https://www.nature.com/articles/s41598-022-09343-1  - Open Access
  • Runft, S., Farber, I., Kruger, J., Kruger, N., Armando, F., Rocha, C., Pohlmann, S., Burigk, L., Leitzen, E., Ciurkiewicz, M., Braun, A., Schneider, D., Baumgartner, L., Freisleben, B., Baumgartner, W. (2022). Alternatives to animal models and their application in the discovery of species susceptibility to SARS-CoV-2 and other respiratory infectious pathogens: A review. Veterinary Pathology [Epub ahead of print]: 3009858211073678. doi: 10.1177/03009858211073678 https://journals.sagepub.com/doi/10.1177/03009858211073678
  • Sauerhering, L., Kuznetsova, I., Kupke, A., Meier, L., Halwe, S., Rohde, C., Schmidt, J., Morty, R. E., Danov, O., Braun, A., Vadasz, I., Becker, S., Herold, S. (2022). Cyclosporin A Reveals Potent Antiviral Effects in Preclinical Models of SARS-CoV-2 Infection. American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine [Epub ahead of print]. doi: 10.1164/rccm.202108-1830LE https://www.atsjournals.org/doi/10.1164/rccm.202108-1830LE  - Open Access
  • Wienhold, S.-M., Brack, M. C., Nouailles, G., Krishnamoorthy, G., Korf, I. H. E., Seitz, C., Wienecke, S., Dietert, K., Gurtner, C., Kershaw, O., Gruber, A. D., Ross, A., Ziehr, H., Rohde, M., Neudecker, J., Lienau, J., Suttorp, N., Hippenstiel, S., Hocke, A. C., Rohde, C., Witzenrath, M. (2022). Preclinical Assessment of Bacteriophage Therapy against Experimental Acinetobacter baumannii Lung Infection. Viruses 14(1): 33. doi: 10.3390/v14010033 https://www.mdpi.com/1999-4915/14/1/33  - Open Access