Coronavirus-Forschung am Fraunhofer ITEM

Das SARS-Coronavirus-2 gelangt mithilfe seines Spike-Proteins über den ACE-2-Rezeptor in menschliche Zellen. Im Zuge dessen wird weniger Angiotensin-(1-7) gebildet. In der Lunge übt dieses körpereigene Peptid schützende Wirkungen auf das Lungengewebe aus. Das Fehlen dieses Peptids ist eventuell eine Ursache für die schweren Lungenveränderungen bei COVID-19-Erkrankten. Ziel des Projekts »Studien zur inhalativen Anwendung von MAS-Rezeptor-Agonisten bei akuter Lungenschädigung durch COVID-19« ist es, von außen zugeführtes Angiotensin-(1-7) als Therapiemöglichkeit zu untersuchen und zu überprüfen, ob durch rechtzeitige Inhalation des Peptids schwere Lungenveränderungen verhindert werden können. An dem Projekt ist auch das Fraunhofer ITEM beteiligt. Mit seiner jahrzehntelangen Erfahrung und internationalen Reputation auf dem Gebiet der Inhalationstoxikologie ist es für die präklinischen, inhalationstoxikologischen Untersuchungen unter GLP-Qualitätsstandards verantwortlich.

Das BMBF fördert das gesamte Projekt mit rund 4 Millionen Euro. Es ist eines von insgesamt acht BMBF-Forschungsvorhaben im Rahmen des Förderprogramms »Forschung und Entwicklung dringend benötigter Therapeutika gegen SARS-CoV-2«.

Ansprechpartner: Prof. Dr. Armin Braun, Dr. Dorothee Winterberg

Partner: EXPLICAT Pharma GmbH (Koordinator), ABX advanced biochemical compounds GmbH, Universität Ulm, NEBU-TEC med. Produkte Eike Kern GmbH, Universidade Federal de Minas Gerais (Brasilien), Wacker Chemie AG, Universitätsklinikum Freiburg, Fraunhofer ITEM.

Informationen zum BMBF-Förderprogramm »Forschung und Entwicklung dringend benötigter Therapeutika gegen SARS-CoV-2«

Zurzeit gibt es noch keine wirksamen Medikamente gegen das SARS-Coronavirus-2 und die von ihm ausgelöste COVID-19-Erkrankung. Mit dem Ziel, Wirkstoffe zu identifizieren, die spezifisch die Verpackung des SARS-CoV-2-Genoms in das Viruspartikel verhindern und somit dessen Vermehrung unterbinden, kooperiert die Arbeitsgruppe für »High-Throughput Drug und Target Discovery« am Fraunhofer ITEM in Regensburg mit Partnern aus der Universität Regensburg und der Firma 2bind GmbH. Das Projekt wird von der Bayerischen Forschungsstiftung für einen Zeitraum von einem Jahr ab Dezember 2020 gefördert.

Zur Meldung vom 16.12.2020: Aufbau einer »Screening-Pipeline« zur Entwicklung neuer COVID-19-Therapeutika

Ansprechpartner: Dr. Kamran Honarnejad

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, auch gegen neu auftretende Pandemie-auslösende Erreger gewappnet zu sein. Im Projekt BEAT-COVID entwickeln Fraunhofer-Forscherinnen und -Forscher 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 Pressemitteilung vom 19.10.2020: BEAT-COVID – mit neuartigen Therapien gegen die Pandemie

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

Ansprechpartner: Prof. Dr. Jens Hohlfeld

Die Forschung an SARS-CoV-2 und die Wirksamkeitsprüfung von Arzneimittelkandidaten sind mit Lungeninfektionsmodellen mit aktivem Virus nur in Labors der Sicherheitsstufe 3 möglich. S3-Labors sind allerdings nicht in allen Forschungseinrichtungen vorhanden und das Arbeiten unter sogenannten S3-Bedingungen ist sehr herausfordernd. Im Rahmen des Projekts wird durch Nutzung von »virus-like particles« ein SARS-CoV-2-Infektionsmodell genutzt, mit dem auch unter der niedrigeren Sicherheitsstufe 2 gearbeitet werden kann. Für die Wirksamkeitsprüfung von potenziellen Wirkstoffen gegen das Coronavirus wollen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am Fraunhofer ITEM Gewebeschnitte aus Explantaten der menschlichen Lunge, sogenannte Präzisionslungenschnitte (PCLS) verwenden. Dieses ex vivo kultivierte Gewebe ist mehrere Tage lebensfähig und bildet sehr gut die natürlichen Reaktionen in der Lunge ab. Damit die Forschenden die Untersuchungen unter S2-Bedingungen durchführen können, werden sie nicht-infektiöse virusartige Partikel nutzen. Diese sogenannten »virus-like particles« sind Viruspartikel, die das Spike-Protein des SARS-CoV-2 auf der Oberfläche tragen und so in Wirtszellen eintreten können, sich dort jedoch nicht vermehren und somit keine infektiösen Viruspartikel bilden können. Mithilfe dieser virusartigen Partikel kann die initiale Infektion in In-vitro- und Ex-vivo-Modellen, wie z. B. im humanen PCLS-Modell, unter S2-Standard nachgestellt werden. Anhand dieses Modells sollen Wirkstoffkandidaten getestet und auch der Einfluss von Risikofaktoren für schwerere Verläufe in gefährdeten Gruppen untersucht werden.

Ansprechpartnerin: Dr. Sabine Wronski

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 EMFT, Fraunhofer Project Center for Drug Discovery and Delivery at Hebrew University of Jerusalem (Israel)

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

Das Coronavirus SARS-CoV-2 hat aufgrund seiner raschen weltweiten Ausbreitung einen globalen Gesundheitsnotstand geschaffen. Bislang gibt es weder einen Impfstoff noch Medikamente zur Behandlung der COVID-19-Erkrankung. Forschende des internationalen Konsortiums iCAIR® arbeiten an der Entwicklung neuer Antiinfektiva zur Behandlung oder Prävention klinisch bedeutsamer Infektionserkrankungen der Atemwege durch Bakterien, Pilze und Viren – jetzt haben sie ein Projekt zur Entwicklung von Medikamenten gegen das Coronavirus SARS-CoV-2 gestartet.

Zur Pressemitteilung vom 7.5.2020: Fraunhofer-Forschungskonsortium iCAIR® nutzt Synergien für die Entwicklung neuer Medikamente gegen SARS-CoV-2

Zur Website von iCAIR® 

Projektpartner:  Medizinische Hochschule Hannover, Helmholtz-Zentrum Braunschweig, Institute for Glycomics der Griffith University Gold Coast, Australien

Ansprechpartner: Dr. Jana Führing, Prof. Dr. Armin Braun

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

Als Vorreiter auf dem Gebiet der angewandten Forschung bündelt die Fraunhofer-Gesellschaft die Expertise von 23 Fraunhofer-Einrichtungen, um im Innovationscluster »Produktion für Intelligente Medizin« neue Entwicklungs- und Herstellungstechnologien für innovative Zell- und Gentherapeutika sowie Impfstoffe zu entwickeln.

Im jüngsten Fall der COVID-19-Pandemie hat sich erneut gezeigt, welche enormen Herausforderungen im Kontext der Entwicklung und nachfolgenden Herstellung spezifischer Impfstoffe bestehen. Um zukünftig auf neuartige Bedrohungen reagieren zu können, verbindet das Fraunhofer-Innovationscluster das biologische und medizinische Know-how der Institute in der Herstellung von Zell- und Gentherapeutika sowie von Impfstoffen mit der Expertise in Automatisierungstechnologien und der autonomen Steuerung industrieller Prozesse.

Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Pharmazeutischen Biotechnologie des Fraunhofer ITEM haben im Rahmen der Pandemie-Bekämpfung eine vollkommen neue Produktionsstrategie für einen Corona-Impfstoff konzipiert, die die Herstellung von Prüfmedikamenten für klinische Studien, die normalerweise 1,5 bis 2 Jahre dauert, auf wenige Monate verkürzt.

Des Weiteren bringt das Fraunhofer ITEM seine weitreichende Expertise zur Biologie, Herstellung und Differenzierung von Stammzellen sowie Makrophagen der Lunge in das Projekt ein. So werden die Qualitätsmerkmale und Risikoprofile für diese Zelltypen erarbeitet und für automatisierte Produktionsprozesse zugrunde gelegt.

Zur Meldung vom 18.08.2020: Innovationscluster »Produktion für Intelligente Medizin«: Fraunhofer setzt auf Automatisierungstechnologien in der medizinischen Forschung

Projektpartner: 23 Fraunhofer-Institute

Weltweit sind Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler auf der Suche nach weiteren Impfstoffen gegen das Coronavirus SARS-CoV-2. In Hannover arbeiten Forschende der Medizinischen Hochschule Hannover (MHH) und des Fraunhofer ITEM an einem Vakzin, das nicht gespritzt, sondern inhaliert wird. In der klinischen Studie MVA wollen sie jetzt die Sicherheit und Verträglichkeit dieses neuen Impfstoffes als Auffrischungsimpfung (Booster) gegen Covid-19 testen. Durch die Inhalation gelangt der Impfstoff genau ins Zielorgan Lunge – dorthin, wo das Virus besonders heftig zuschlägt. Die Studie soll Erkenntnisse darüber liefern, ob und wie stark das eingeatmete Vakzin das Immunsystem dazu anregt, Antikörper zu produzieren, die vor der Infektion mit dem SARS-CoV-2-Virus schützen. Bei dem Impfstoff handelt es sich um einen Vektorimpfstoff auf der Basis eines genetisch stillgelegten Pockenvirus. Im Fachjargon heißt es »modifiziertes Vakzinia Virus Ankara«, kurz MVA. 

Zur Pressemitteilung vom 17.02.2022: Neuer Corona-Impfstoff: Forschende der Medizinischen Hochschule Hannover (MHH) und des Fraunhofer ITEM wollen Wirksamkeit eines Vakzins zum Inhalieren überprüfen

Projektpartner: Medizinische Hochschule Hannover

Ansprechpartner: Prof. Dr. Jens Hohlfeld

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 Pressemitteilung vom 1.2.2021: Antikörperentwicklung in Höchstgeschwindigkeit

Zur Pressemitteilung vom 18.11.2020: Humaner Antikörper gegen COVID-19 bereit für klinische Tests

Projektpartner: Corat Therapeutics GmbH, Paul-Ehrlich-Institut

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 Meldung vom 17.1.2022: Drug Repurposing: Nutzung bekannter Wirkstoffe für die Behandlung von Covid-19-Erkrankten

Zur Meldung vom 4.3.2021: Bekannte Medikamente hemmen Zelleintritt von SARS-CoV-2

Zur Pressemitteilung vom 31.7.2020: Bauchspeicheldrüsen-Medikament Nafamostat gegen COVID-19

Projektpartner: Deutsches Primatenzentrum (DPZ) 

Ansprechpartner: Prof. Dr. Armin Braun

Virusspezifische, neutralisierende Antikörper, die aus dem Blutplasma von genesenen COVID-19-Patienten gewonnen werden und das Virus SARS-CoV-2 inaktivieren können, stellen eine Therapieoption für COVID-19 dar. Klassischerweise werden solche Antikörper oder das Plasma aus dem Blut von bereits genesenen Patienten, sogenanntes Rekonvaleszenz-Plasma, intravenös verabreicht. Da diese neutralisierenden Antikörper gezielt den primären Ort der SARS-CoV-2-Infektion, also die Lunge, erreichen müssen, soll geklärt werden, ob durch eine inhalative Verabreichung neutralisierender Antikörper ihre Konzentration in der Lunge erhöht wird. Forschende am Fraunhofer ITEM verwenden als Modell die isoliert perfundierte Rattenlunge, um die Sicherheit, Bioverfügbarkeit und Kinetik eines solchen neutralisierenden Antikörpers gegen SARS-CoV-2 zu untersuchen. Die Methode stellt ein alternatives Ex-vivo-Organmodell dar und bietet die Möglichkeit, wichtige Lungenfunktionsparameter (Atemzugvolumen, Compliance und Resistance) zu messen. So können akute unerwünschte Nebenwirkungen nach Antikörpergabe identifiziert werden, ohne Tierversuche einzusetzen.

Ansprechpartnerin: Dr. Christina Hesse

Infektionen mit SARS-CoV-2 können zu schweren Verläufen von COVID-19 führen. Effiziente Therapien, die die Sterblichkeit bei dieser Erkrankung begrenzen und somit auch zu einem gut funktionierenden Gesundheitssystem beitragen, sind weiterhin stark gefragt. Aloxistatin (E64D) ist ein seit vielen Jahrzehnten bekannter Cysteinprotease-Inhibitor, der zur Therapie von neurodegenerativen Erkrankungen und Muskeldystrophie entwickelt wurde. Ebenso zeigte Aloxistatin in vitro eine effiziente Hemmung der Virusreplikation von SARS-CoV-2, wodurch dieses bereits klinisch erprobte Medikament möglicherweise für ein sogenanntes »Drug Repurposing«, einer Umwidmung für die Indikation COVID-19 geeignet ist.

Im Rahmen des BMBF-Förderaufrufs »Erforschung von COVID-19 im Zuge des Ausbruchs von SARS-CoV-2« wurden am Fraunhofer ITEM inhalationstoxikologische Studien unter GLP-Standard für die Zulassung des Cysteinprotease-Inhibitors Aloxistatin durchgeführt. Dabei ging es um sicherheitspharmakologische wie auch histopathologische Endpunkte und Blutuntersuchungen. Aufgrund der erfolgreichen toxikologischen Charakterisierung von Aloxistatin wird nun am Universitätsklinikum Freiburg im Breisgau eine Phase-I-Studie zur Inhalation von Aloxistatin an gesunden Probanden initiiert.

Infektionen mit dem Coronavirus SARS-CoV-2 bedeuten nicht nur eine Belastung für die Lunge. Das Virus befällt auch massiv das Herz-Kreislauf-System. Eine Forschungsgruppe von Prof. Dr. Dr. Thomas Thum, Institutsleiter des Fraunhofer ITEM und Direktor des Instituts für Molekulare und Translationale Therapiestrategien der Medizinischen Hochschule Hannover (MHH), hat Mikro-RNA-Biomarker bei schwerkranken COVID-19-Betroffenen nachgewiesen, die auch bei Entzündungsprozessen im Rahmen von Herzerkrankungen zu finden sind. Das Forscherteam hat in Zusammenarbeit mit den MHH-Kliniken für Kardiologie und Angiologie sowie für Pneumologie Blutproben von COVID-19-Kranken untersucht, die intensivmedizinisch behandelt und beatmet wurden. Zum Vergleich wurde in der Studie auch das Blut von Influenza-Erkrankten mit akutem Atemnotsyndrom untersucht, die ebenfalls beatmet werden mussten, sowie Blutproben einer gesunden Kontrollgruppe. Im Vergleich zu den Gesunden war die Konzentration der Mikro-RNA-Marker im Blutserum bei COVID-19 deutlich erhöht. Sie unterschied sich aber auch signifikant von den Werten bei Influenza. Die Forschenden wollen nun untersuchen, ob mithilfe der Mikro-RNA-Biomarker eine Prognose des Krankheitsverlaufs möglich ist. Auch könnten Mikro-RNAs neue Ansatzpunkte für eine Therapie gegen COVID-19 bieten.

Zur Publikation: Circulating cardiovascular microRNAs in critically ill COVID-19 patients Short title: microRNA signatures in COVID-19

Projektpartner: Medizinische Hochschule Hannover

Ansprechpartner: Prof. Dr. Dr. Thomas Thum

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.

Video zum Projekt Filter4Flow vom 07.12.2020: Wie kann die Beatmungssituation von COVID​-19-Patient*innen verbessert werden?

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

Ansprechpartner: Dr. Gerhard Pohlmann

Im Ideenwettbewerb »Give a Breath-Challenge« suchten die Munich Re und Fraunhofer ab März 2020 Konzepte für Beatmungsgeräte und Zubehör. In der Kategorie für Beatmungsgeräte teilen sich zwei Gewinner die Auszeichnung - einer davon ist das Team SmartCPAP: Das Fraunhofer IAPT und ITEM zusammen mit der AC Aircontrols GmbH. Das Team entwickelte ein nichtinvasives Beatmungsgerät, das günstig überall hergestellt und unter unterschiedlichsten Gegebenheiten eingesetzt  werden kann. Das Gerät ist durch einige Besonderheiten speziell auf COVID-19-Patienten zugeschnitten. Es unterstützt zum Beispiel sehr flexibel die spontane Ein- und Ausatmung der Patienten und trägt damit dazu bei, dass sie möglichst lange ohne Intubation versorgt werden können. So bleiben Intensivbetten frei für noch schwerere Fälle. Das SmartCPAP kann mit Sauerstoff aus verschiedenen Quellen arbeiten und verfügt darüber hinaus über Features, die Sauerstoff einsparen. Für den Piloteinsatz der entwickelten Geräte wurde bereits ein Konzept für eine Zusammenarbeit mit der Universität Stellenbosch in Südafrika entwickelt.

Zur Website der »Give-a-Breath Challenge«

Projektpartner: Fraunhofer IAPT, AC Aircontrols GmbH, Munich RE

Ansprechpartner: Dr. Gerhard Pohlmann

Weltweit sind Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler auf der Suche nach weiteren Impfstoffen gegen das Coronavirus SARS-CoV-2. In Hannover arbeiten Forschende der Medizinischen Hochschule Hannover (MHH) und des Fraunhofer ITEM an einem Vakzin, das nicht gespritzt, sondern inhaliert wird. In der klinischen Studie MVA wollen sie jetzt die Sicherheit und Verträglichkeit dieses neuen Impfstoffes als Auffrischungsimpfung (Booster) gegen Covid-19 testen. Durch die Inhalation gelangt der Impfstoff genau ins Zielorgan Lunge – dorthin, wo das Virus besonders heftig zuschlägt. Die Studie soll Erkenntnisse darüber liefern, ob und wie stark das eingeatmete Vakzin das Immunsystem dazu anregt, Antikörper zu produzieren, die vor der Infektion mit dem SARS-CoV-2-Virus schützen. Bei dem Impfstoff handelt es sich um einen Vektorimpfstoff auf der Basis eines genetisch stillgelegten Pockenvirus. Im Fachjargon heißt es »modifiziertes Vakzinia Virus Ankara«, kurz MVA. 

Zur Pressemitteilung vom 17.02.2022: Neuer Corona-Impfstoff: Forschende der Medizinischen Hochschule Hannover (MHH) und des Fraunhofer ITEM wollen Wirksamkeit eines Vakzins zum Inhalieren überprüfen

Projektpartner: Medizinische Hochschule Hannover

Ansprechpartner: Prof. Dr. Jens Hohlfeld

Zurzeit gibt es noch keine wirksamen Medikamente gegen das SARS-Coronavirus-2 und die von ihm ausgelöste COVID-19-Erkrankung. Mit dem Ziel, Wirkstoffe zu identifizieren, die spezifisch die Verpackung des SARS-CoV-2-Genoms in das Viruspartikel verhindern und somit dessen Vermehrung unterbinden, kooperiert die Arbeitsgruppe für »High-Throughput Drug und Target Discovery« am Fraunhofer ITEM in Regensburg mit Partnern aus der Universität Regensburg und der Firma 2bind GmbH. Das Projekt wird von der Bayerischen Forschungsstiftung für einen Zeitraum von einem Jahr ab Dezember 2020 gefördert.

Zur Meldung vom 16.12.2020: Aufbau einer »Screening-Pipeline« zur Entwicklung neuer COVID-19-Therapeutika

Ansprechpartner: Dr. Kamran Honarnejad

Lange ist die Wissenschaft davon ausgegangen, dass die Übertragung des Coronavirus primär über eine Tröpfcheninfektion – also durch gröbere Tröpfchen bzw. Partikel – erfolgt. Es gibt allerdings deutliche Hinweise darauf, dass auch ausgeatmete feine Tröpfchen, die kleiner als 10 µm sind und lange luftgetragen bleiben, sogenannte Aerosole, die mit Viren beladen sind, zu einer Infektion führen können. Im Projekt »AVATOR« (Anti-Virus-Aerosol: Testing, Operation, Reduction) forschen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler deshalb über die Erfassung und Verminderung der Infektionsgefahr durch Aerosol-getragene Viren in geschlossenen Räumen. Neben simulationsbasierten Bewertungsverfahren für die Luftausbreitung zielt das Projekt auch auf die Entwicklung von Luftreinigungstechnologien, die sowohl auf einer Abscheidung als auch der Inaktivierung der Viren basieren. Darauf aufbauend sollen Hygienekonzepte für unterschiedliche Anwendungsfälle abgeleitet werden. Die Ergebnisse des Projekts kommen allen Betreibern von Innenräumen zugute – insbesondere sollen Transportmittel wie Flugzeuge oder Züge sowie Produktionsstätten und Versammlungsräume, aber auch Klassenzimmer oder Großraumbüros in Visier genommen werden.

Zur Projektwebsite

Zur Pressemitteilung vom 26.7.2021: Aerosolen auf der Spur

Projektpartner: Fraunhofer IBP, Fraunhofer EMI, Fraunhofer ITWM, Fraunhofer ICT, Fraunhofer LBF, Fraunhofer IAP, Fraunhofer IMM, Fraunhofer IFF, Fraunhofer IPM, Fraunhofer IGD, Fraunhofer IFAM, Fraunhofer IGB

Ansprechpartner: Dr. Sylvia Escher

Das Coronavirus SARS-CoV-2 hat aufgrund seiner raschen weltweiten Ausbreitung einen globalen Gesundheitsnotstand geschaffen. Bislang gibt es weder einen Impfstoff noch Medikamente zur Behandlung der COVID-19-Erkrankung. Forschende des internationalen Konsortiums iCAIR® arbeiten an der Entwicklung neuer Antiinfektiva zur Behandlung oder Prävention klinisch bedeutsamer Infektionserkrankungen der Atemwege durch Bakterien, Pilze und Viren – jetzt haben sie ein Projekt zur Entwicklung von Medikamenten gegen das Coronavirus SARS-CoV-2 gestartet.

Zur Pressemitteilung vom 7.5.2020: Fraunhofer-Forschungskonsortium iCAIR® nutzt Synergien für die Entwicklung neuer Medikamente gegen SARS-CoV-2

Zur Website von iCAIR® 

Projektpartner:  Medizinische Hochschule Hannover, Helmholtz-Zentrum Braunschweig, Institute for Glycomics der Griffith University Gold Coast, Australien

Ansprechpartner: Dr. Jana Führing, Prof. Dr. Armin Braun

Als Vorreiter auf dem Gebiet der angewandten Forschung bündelt die Fraunhofer-Gesellschaft die Expertise von 23 Fraunhofer-Einrichtungen, um im Innovationscluster »Produktion für Intelligente Medizin« neue Entwicklungs- und Herstellungstechnologien für innovative Zell- und Gentherapeutika sowie Impfstoffe zu entwickeln.

Im jüngsten Fall der COVID-19-Pandemie hat sich erneut gezeigt, welche enormen Herausforderungen im Kontext der Entwicklung und nachfolgenden Herstellung spezifischer Impfstoffe bestehen. Um zukünftig auf neuartige Bedrohungen reagieren zu können, verbindet das Fraunhofer-Innovationscluster das biologische und medizinische Know-how der Institute in der Herstellung von Zell- und Gentherapeutika sowie von Impfstoffen mit der Expertise in Automatisierungstechnologien und der autonomen Steuerung industrieller Prozesse.

Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Pharmazeutischen Biotechnologie des Fraunhofer ITEM haben im Rahmen der Pandemie-Bekämpfung eine vollkommen neue Produktionsstrategie für einen Corona-Impfstoff konzipiert, die die Herstellung von Prüfmedikamenten für klinische Studien, die normalerweise 1,5 bis 2 Jahre dauert, auf wenige Monate verkürzt.

Des Weiteren bringt das Fraunhofer ITEM seine weitreichende Expertise zur Biologie, Herstellung und Differenzierung von Stammzellen sowie Makrophagen der Lunge in das Projekt ein. So werden die Qualitätsmerkmale und Risikoprofile für diese Zelltypen erarbeitet und für automatisierte Produktionsprozesse zugrunde gelegt.

Zur Meldung vom 18.08.2020: Innovationscluster »Produktion für Intelligente Medizin«: Fraunhofer setzt auf Automatisierungstechnologien in der medizinischen Forschung

Projektpartner: 23 Fraunhofer-Institute

Infektionen mit dem Coronavirus SARS-CoV-2 bedeuten nicht nur eine Belastung für die Lunge. Das Virus befällt auch massiv das Herz-Kreislauf-System. Eine Forschungsgruppe von Prof. Dr. Dr. Thomas Thum, Institutsleiter des Fraunhofer ITEM und Direktor des Instituts für Molekulare und Translationale Therapiestrategien der Medizinischen Hochschule Hannover (MHH), hat Mikro-RNA-Biomarker bei schwerkranken COVID-19-Betroffenen nachgewiesen, die auch bei Entzündungsprozessen im Rahmen von Herzerkrankungen zu finden sind. Das Forscherteam hat in Zusammenarbeit mit den MHH-Kliniken für Kardiologie und Angiologie sowie für Pneumologie Blutproben von COVID-19-Kranken untersucht, die intensivmedizinisch behandelt und beatmet wurden. Zum Vergleich wurde in der Studie auch das Blut von Influenza-Erkrankten mit akutem Atemnotsyndrom untersucht, die ebenfalls beatmet werden mussten, sowie Blutproben einer gesunden Kontrollgruppe. Im Vergleich zu den Gesunden war die Konzentration der Mikro-RNA-Marker im Blutserum bei COVID-19 deutlich erhöht. Sie unterschied sich aber auch signifikant von den Werten bei Influenza. Die Forschenden wollen nun untersuchen, ob mithilfe der Mikro-RNA-Biomarker eine Prognose des Krankheitsverlaufs möglich ist. Auch könnten Mikro-RNAs neue Ansatzpunkte für eine Therapie gegen COVID-19 bieten.

Zur Publikation: Circulating cardiovascular microRNAs in critically ill COVID-19 patients Short title: microRNA signatures in COVID-19

Projektpartner: Medizinische Hochschule Hannover

Ansprechpartner: Prof. Dr. Dr. Thomas Thum

Lange ist die Wissenschaft davon ausgegangen, dass die Übertragung des Coronavirus primär über eine Tröpfcheninfektion – also durch gröbere Tröpfchen bzw. Partikel – erfolgt. Es gibt allerdings deutliche Hinweise darauf, dass auch ausgeatmete feine Tröpfchen, die kleiner als 10 µm sind und lange luftgetragen bleiben, sogenannte Aerosole, die mit Viren beladen sind, zu einer Infektion führen können. Im Projekt »AVATOR« (Anti-Virus-Aerosol: Testing, Operation, Reduction) forschen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler deshalb über die Erfassung und Verminderung der Infektionsgefahr durch Aerosol-getragene Viren in geschlossenen Räumen. Neben simulationsbasierten Bewertungsverfahren für die Luftausbreitung zielt das Projekt auch auf die Entwicklung von Luftreinigungstechnologien, die sowohl auf einer Abscheidung als auch der Inaktivierung der Viren basieren. Darauf aufbauend sollen Hygienekonzepte für unterschiedliche Anwendungsfälle abgeleitet werden. Die Ergebnisse des Projekts kommen allen Betreibern von Innenräumen zugute – insbesondere sollen Transportmittel wie Flugzeuge oder Züge sowie Produktionsstätten und Versammlungsräume, aber auch Klassenzimmer oder Großraumbüros in Visier genommen werden.

Zur Projektwebsite

Zur Pressemitteilung vom 06.10.2021: Innenraumluft: effektiv von Viren befreien

Zur Pressemitteilung vom 26.7.2021: Aerosolen auf der Spur

Projektpartner: Fraunhofer IBP, Fraunhofer EMI, Fraunhofer ITWM, Fraunhofer ICT, Fraunhofer LBF, Fraunhofer IAP, Fraunhofer IMM, Fraunhofer IFF, Fraunhofer IPM, Fraunhofer IGD, Fraunhofer IFAM, Fraunhofer IGB

Ansprechpartner: Dr. Sylvia Escher

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.

Zur Pressemitteilung vom 1.3.2021: Virenfreie Luft durch neuartigen Raumlüfter

Projektpartner: Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS

Ansprechpartnerin: Dr. Katharina Schwarz

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.

Video zum Projekt Filter4Flow vom 07.12.2020: Wie kann die Beatmungssituation von COVID​-19-Patient*innen verbessert werden?

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

Ansprechpartner: Dr. Gerhard Pohlmann

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