Mit DNA-Kodierung zu mehr Effizienz in der Medikamentenforschung

Beschleunigte Tests von Molekülen

Technologische Fortschritte in den biomedizinischen Grundlagenwissenschaften haben eine Vielzahl von Krankheitsmechanismen aufgeklärt und Ansatzpunkte, sogenannte biologische Targets, für die Entwicklung von Therapeutika offengelegt. Für viele dieser biologischen Targets sind Wirkstoffe derzeit nicht verfügbar. Andere biologische Targets, vor allem solche, die eine Rolle in der Onkologie oder den Infektionskrankheiten spielen, mutieren und verändern ihre Struktur so, dass erfolgreich eingesetzte Wirkstoffe ihre Aktivität verlieren. Darum bleibt die Suche nach Wirkstoffen ein immer aktuelles, gesellschaftlich hochrelevantes Thema.

Die derzeit wichtigste Technologie für die Wirkstoffidentifizierung, das Screening von Molekülbibliotheken, die bis zu einigen Millionen Molekülen enthalten, ist extrem ressourcenintensiv. Ob ein Molekül aus so einer Bibliothek an das biologische Target bindet und es in der Aktivität moduliert, muss jeweils in aufwendigen Einzelversuchen getestet werden.

Eine neuere Technologie beruht auf dem Anfügen von DNA-Sequenzen als Barcodes an Moleküle im Syntheseprozess von Molekülbibliotheken. Die DNA-Kodierung identifiziert jedes einzelne Molekül, wodurch extrem viele Moleküle hocheffizient als komplexes Gemisch gehandhabt werden und vor allem als Gemisch an biologischen Targets getestet werden können. Wirkstoffkandidaten werden dann durch Sequenzierung ihres Barcodes identifiziert. Die aktiven Moleküle können in der Folge optimiert und zu sogenannten Leitsubstanzen weiterentwickelt werden, die bereits viele Eigenschaften gut verträglicher und wirksamer Medikamente haben. Ein wichtiger Schwachpunkt der Technologie liegt in der chemischen Labilität der DNA begründet. DNA erlaubt nur ein begrenztes Arsenal an Synthesemethoden und schränkt damit das Design von Screeningbibliotheken entscheidend ein. Dem Forschungsteam um Dr. Andreas Brunschweiger ist es nun gelungen, die als Barcode verwendete DNA chemisch so zu verändern, dass sie deutlich stabiler ist, aber weiterhin durch Standardsequenziermethoden gelesen werden kann. Dadurch ergibt sich ein stark verbreitertes Spektrum an Optionen für das Design kodierter Molekülbibliotheken und viele für die Wirkstoffentwicklung höchst attraktive Molekülklassen können erstmals im DNA-kodierten Format hergestellt und so auf Wirkstoffe gescreent werden. In der Folge wird die Medikamentenentwicklung extrem beschleunigt.

Erfolgreiche Unternehmensgründung

Im Rahmen von NRW Hochschul-IP, dem Landesverbund für Intellectual Property (IP) von 28 nordrhein-westfälischen Hochschulen, konnte PROvendis im Juli 2021 einen Lizenzvertrag zwischen der TU Dortmund und der SERENGEN GmbH zum erfolgreichen Abschluss bringen. Die Biotech-Ausgründung der TU Dortmund wurde als Joint Venture der Hauptanteilseigner Dr. Andreas Brunschweiger sowie der Dortmunder Unternehmen Taros Chemicals GmbH & Co. KG und Lead Discovery Center GmbH gegründet. PROvendis und die TU Dortmund unterstützen das Start-up durch die Vereinbarung gründerfreundlicher Lizenzkonditionen für diese neue Screening-Technologie. SERENGEN mit Sitz am Wissenschafts- und Technologiecampus Dortmund bietet Dienstleistungen im Bereich der frühen Arzneimittelforschung an. Es nutzt die entwickelte Technologie, um neue Wirkstoffe für medizinisch relevante Zielstrukturen zu finden und damit offene medizinische Bedarfe abzudecken.