Fraunhofer-Institut für Zelltherapie und Immunologie IZI
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Dr. Conny Blumert
Arbeitsgruppenleitung Next-Generation Diagnostics
Fraunhofer-Institut für Zelltherapie und Immunologie
Perlickstraße 1
04103 Leipzig
Telefon +49 341 35536-3301
Medizinische Bioinformatik
KI-CARs
Derzeit erkranken in Deutschland pro Jahr knapp 24 000 Menschen am malignen Melanom, dem schwarzen Hautkrebs, einem ausgesprochen aggressiven Tumor mit hohem Metastasierungspotenzial. Trotz moderner Therapieverfahren liegt die 10-Jahres-Überlebensrate von Patient*innen im metastasierten Stadium bei unter 20 Prozent.
Signifikante Behandlungserfolge des malignen Melanoms werden bislang mit Antikörpern (sog. Immun-Checkpoint-Inhibitoren) erzielt, die die Aktivität tumormaskierender Proteine hemmen, wodurch die körpereigene Immunreaktion gegen den Tumor reaktiviert wird. Die Mehrheit der Patient*innen (60 Prozent) spricht allerdings nicht auf diese Behandlungen an und die Rückfallquote ist hoch.
Die im hämato-onkologischen Bereich bereits etablierte CAR-T-Zelltherapie eröffnet mittlerweile auch neue Perspektiven bei der Behandlung solider Tumore wie dem malignen Melanom. Dabei werden die Immunzellen der Patient*innen mit einem künstlichen Rezeptor ausgestattet, der es den Immunzellen fortan ermöglicht, Krebszellen zu erkennen und gezielt zu eliminieren.
Mit dem Projekt KI-CARs wollen die Projektpartner für die Behandlung des malignen Melanoms zunächst anhand humaner Tumorproben neue Zielstrukturen definieren, um anschließend eine wirksame CAR-T-Zell-Therapie präklinisch zu entwickeln.
Am Fraunhofer IZI werden mittels moderner Sequenzierungstechnologien (Einzelzellsequenzierung und räumlicher Sequenzierung) zunächst potenzielle Zielstrukturen definiert. Dabei werden hochkomplexe Datensätze erhoben, die das dynamische Verhalten der Zellen widerspiegeln. In Zusammenarbeit mit der Universität Leipzig werden aus diesen Daten, u.a. mit Methoden der künstlichen Intelligenz und computergestützter Modellierung, wirksame interagierende Molekülpaare und konkrete Zielstrukturen identifiziert.
Am Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf werden für diese Zielstrukturen spezifische CAR-T Zellen auf der Basis einer RevCAR-T-Plattform entwickelt und anschließend präklinisch getestet. Im Gegensatz zu konventionellen CAR-T-Zellen können RevCAR-T-Zellen Tumorzellen nicht direkt erkennen. Sie benötigen dafür ein zusätzliches tumorspezifisches Targetmodul. Die Aktivität der RevCAR-T-Zellen kann über die Verfügbarkeit der Targetmodule gesteuert und somit Nebenwirkungen kontrolliert werden.
Partner
Universitätsklinikum Leipzig, Klinik und Poliklinik für Dermatologie, Venerologie und Allergologie; Universität Leipzig, Institut für Wirkstoffenticklung; Helmholtz Zentrum Dresden Rossendorf, Abteilung Radioimmunologie
Laufzeit
06/2024 – 05/2027
SaxoCell
SaxoCell ist ein Konsortium regionaler Forschungseinrichtungen, Kliniken und Unternehmen, die gemeinsam das Ziel verfolgen, in Sachsen ein international wettbewerbsfähiges Forschungs- und Wirtschaftscluster um das Thema Zell- und Gentherapien zu etablieren. Ziel ist es, neuartige Gen- und Zelltherapeutika, sogenannte »lebende Arzneimittel« zu entwickeln. SaxoCell wird im Rahmen des Innovationswettbewerbs »Clusters4Future« vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt gefördert.
Laufzeit
08/2024 – 07/2027
sc-RNA-Sequencing und Spatial Transcriptomics im Multiplen Myelom in Zusammenarbeit mit dem Universitätsklinikum Leipzig und weiteren Partnern
Anhand von klinischen Proben erfolgt eine Funktionskontrolle therapeutischer CARs (z. B. CAR-T-Zellen, CAR-NK-Zellen) sowie ein Monitoring des Therapieerfolgs in Patientenproben zu verschieden Zeitpunkten.
Laufzeit
2023–2026
imSAVAR
Entwicklung innovativer Modellsysteme für die Evaluation immunmodulierender Therapeutika
Eine wesentliche Herausforderung bei der Entwicklung immunmodulierender Therapien ist deren vorklinische Bewertung in Bezug auf Wirksamkeit und Sicherheit. Größtes Problem dabei ist die Komplexität des menschlichen Immunsystems. Das EU-Konsortium imSAVAR (Immune Safety Avatar: nonclinical mimicking of the immune system effects of immunomodulatory therapies) adressiert diese Herausforderungen mit neuen Konzepten zur Überprüfung immunmodulatorischer Therapien. Bestehende Modellsysteme sollen verbessert und neue entwickelt werden, um so unerwünschte Nebenwirkungen neuer Therapien auf das Immunsystem zu identifizieren. Weiterhin sollen neue Biomarker für die Diagnose und Prognose von immunmediierten Pharmakologien und Toxizitäten entwickelt werden. Im Fokus stehen zudem die genauere Erforschung von Toxizitätsmechanismen und das Potenzial für deren Minderung durch therapeutische Maßnahmen.
Das interdisziplinäre Konsortium imSAVAR umfasst 28 internationale Partner aus 11 Nationen unter der wissenschaftlichen Koordination des Fraunhofer IZI und Novartis. Unter den Partnern befinden sich universitäre und außeruniversitäre Forschungseinrichtungen, pharmazeutische und biotechnologische Unternehmen und regulatorische Behörden.
Das Fraunhofer IZI fokussiert sich neben der Koordination des Gesamtprojektes insbesondere auf Vorhersage und Bewertung von Nebenwirkungen neuartiger Immuntherapien für onkologische und entzündliche Erkrankungen. Damit verbunden ist die Optimierung und Entwicklung entsprechender Modelle (in situ, in vitro, in vivo, in silico) sowie Biomarker, die die Komplexität der Wirkmechanismen von Immuntherapien berücksichtigen.
Das Projekt imSAVAR wird über eine Laufzeit von 6 Jahren mit insgesamt 11 Millionen Euro von der Europäischen Union gefördert (GA-Nr. 853988). Die gleiche Summe bringen die Industriepartner als Eigenleistung in das Projekt ein.
T2Evolve
Zugang von Krebspatient*innen zu Immuntherapien
T2EVOLVE ist ein Bündnis von führenden zu Krebsimmuntherapien forschenden Wissenschaftler*innen und Industriepartnern, das im Rahmen der Initiative für innovative Arzneimittel (IMI) der Europäischen Union etabliert wurde. Das Hauptziel von T2EVOLVE besteht darin, die Entwicklung voranzutreiben und Krebspatient*innen den Zugang zu einer Immuntherapie mit Immunzellen, die einen gentechnisch veränderten T-Zell-Rezeptor (TCR) oder einen synthetischen chimären Antigenrezeptor (CAR) tragen, zu erleichtern. Gleichzeitig zielt T2EVOLVE darauf ab, Leitlinien für die nachhaltige Integration dieser Behandlungen in das EU-Gesundheitssystem bereitzustellen.
Im Rahmen des Projekts werden wir Einzelzell- und räumliche Transkriptomik für die Bewertung der Toxizität und Wirksamkeit von T-Zell- oder CAR-T-Zell-Therapien einsetzen.
Projektkoordination
Universitätsklinikum Würzburg
Grant Agreement No
945393
CERTAINTY
Das Ziel von CERTAINTY ist die Art und Weise der Behandlung von Krebs zu transformieren durch einen personalisierten Ansatz. Im Rahmen dieses Projekts wird ein virtueller Zwilling erstellt der die Interaktion des individuellen CAR T Zell Produkts und dem einzelnen Patienten analysiert und vorhersagt.
Mehr Informationen: www.certainty-virtualtwin.eu
SniffBot
Entwicklung eines vollautomatisierten Gesundheitskiosks zur Analyse respiratorischer Erkrankungen mittels Atemwegsdiagnostik
Während der Coronapandemie hat sich der Wunsch etabliert, Infizierte zeitnah zu identifizieren um weitere Ansteckungen zu reduzieren. Hier sind schnelle und kostengünstige Tests gefragt, die zu einem „Massenscreening“ z.B. am Eingang von Krankenhäusern, Pflegeheimen oder Apotheken. Das Ziel von SniffBot ist, hierfür eine technische und vollautomatisierte Lösung zu entwickeln. Dabei setzen wir auf die Analyse von volatilen organischen Komponenten (VOCs) in der Ausatemluft. Diese werden mittels Ionenmobilitätsspektrometrie (IMS) innerhalb von 2-4 Minuten analysiert. Die Unterscheidung zwischen bakteriellen und viralen Erregern oder die Bestimmung des genauen Virustyps ist über diese IMS-Methode möglich. Gegenstand des Vorhabens ist einerseits die Entwicklung eines automatisierten Kommunikations- und Probeentnahmetools, andererseits die automatisierte Datenauswertung. Nach Abschluss des Projektvorhabens steht ein vollautomatisierter Gesundheitskiosk an dem alle Schritte autonom und automatisch ablaufen, d.h. es wird kein Bedienpersonal benötigt.
Partner
United Robitics Group GmbH; Dr. med. Thomas Lipp, Praxis Dres. Lipp & Amm; + ein weiterer Industriepartner
Laufzeit
05/2024 – 04/2026
BreathAlert
Mit der Ionenmobilitätsspektrometrie antibiotika-resistenten Bakterien auf der Spur
Die Weltgesundheitsorganisation beschreibt in ihrem Fachbericht eindringlich, warum die Bekämpfung von Antibiotikaresistenzen zu den großen Aufgaben der Weltgemeinschaft zählt. Bis zum Jahr 2050 rechnet die Organisation jährlich mit 10 Millionen Todesfällen, die auf Infektionserreger zurückzuführen sein werden [1]. Nicht nur für die therapeutische Behandlung, sondern auch die diagnostische Erkennung der krankheitsauslösenden Erreger sind Innovationen notwendig, um der Herausforderung im Gesundheitswesen entgegen zu steuern.
Um diese Situation zu verbessern, zielt das Ende 2020 gestartete Projekt BreathAlert auf ein neues Verfahren zum schnellen und nicht-invasiven Nachweis von Infektionserregern sowie vorliegenden Antibiotika-Resistenzen, welches die Atemluft von Patient*innen analytisch untersucht. Im Projekt steht eine Weiterentwicklung der Ionenmobilitätsspektrometrie im Fokus, die eingesetzt werden soll, um volatile organische Substanzen (VOCs) von Mikroorganismen zu charakterisieren.
Am Fraunhofer IZI wird an ausgewählten Mikroorganismen untersucht, ob diese über abgegebene VOCs differenzierbar und den jeweiligen Bakterienarten zuzuordnen sind. Dazu werden die Erreger zunächst kultiviert und anschließend der headspace, die Gasphase über dem Kulturmedium, in das Gerät geleitet. Die VOCs werden ionisiert, im elektrischen Feld getrennt und anschließend zeitlich versetzt detektiert. Eine Software analysiert die komplexen Daten. Ziel ist es, spezifische Signale zu identifizieren, mit denen Bakterien auch unter verschiedenen Bedingungen sicher voneinander zu unterscheiden sind. Im Fokus stehen antibiotikaresistente Erreger, wie zum Beispiel Enterobakterien, die in zunehmendem Maße Carbapenem- sowie Cephalosporin-Resistenzen zeigen [1].
Die Charakterisierung klinischer Isolate, Atemluftproben infizierter Patient*innen sowie Messungen zum Einfluss von beispielsweise Ernährungsgewohnheiten auf die Atemluft von Menschen, runden das Projekt ab.
Als Konsortialpartner arbeitet das Unternehmen Graupner medical solutions GmbH, das die medizinische Gerätetechnik entwickelt, gemeinsam mit dem Fraunhofer IZI zusammen. Unterstützt werden die Entwicklungsarbeiten von Fachkliniken, die Zugang zu Proben ermöglichen als auch eine abschließende Validierung durchführen. Wirtschaftlich verwertet werden die Projektergebnisse durch das Unternehmen Graupner.
[1] World Health Organization Report 2017: Prioritization of Pathogens to guide discovery, research and development of new antibiotics for drug-resistant bacterial infections, including tuberculosis. WHO/EMP/IAU/2017.12.
Laufzeit
12/2020 – 11/2023
M3Infekt
Probandentest zur Atemluftanalyse.
Nicht-invasive Diagnostik mittels Atemluftanalyse
Die Ausatemluft enthält Substanzen, sogenannte volatile organic compounds (VOCs), die Aussagen über den Stoffwechsel zulassen. Bei einer Vielzahl von Erkrankungen, darunter Infektionen, Krebs bis hin zu neurodegenerativen Erkrankungen, ändert sich der Stoffwechsel und damit die Zusammensetzung der ausgeatmeten VOCs. Die Erfassung dieser VOCs bietet die Chance, Krankheiten frühzeitig und nicht-invasiv zu diagnostizieren.
Die Ionenmobilitätsspektrometrie (IMS) kann VOCs innerhalb weniger Minuten direkt am Point-of-care detektieren. Im Rahmen des BMBF-Projektes »Breath Alert« wird untersucht, ob IMS zur Erkennung von Antibiotikaresistenzen bei Bakterien eingesetzt werden kann. Im Fraunhofer-versus-Corona Clusterprojekt »M3Infekt« konnte am Fraunhofer-Zentrum Erfurt FZE die IMS-Technologie unter Beteiligung des Fraunhofer IZI weiterentwickelt werden. Konkret wurden Methoden zur Probenahme über Mund und Nase, zur kurzzeitigen Probenkonservierung sowie zur Probenvorbereitung etabliert und erprobt. Am Projektende konnte das Verfahren an 60 gesunden Probanden im Rahmen von zwei Studien am Universitätsklinikum Dresden und Städtischen Klinikum Magdeburg getestet werden. Parallel dazu wurde am Fraunhofer FZE ein funktionsfähiger neuartiger IMS-Demonstrator fertiggestellt. Dieser muss nun in Folgeprojekten so weiterentwickelt und optimiert werden, dass Diagnostik-relevante VOCs in komplexen Matrices wie Atemluft selektiv detektiert werden können.
Im Projekt »M3Infekt« wurden durch die beteiligten Fraunhofer-Einrichtungen weitere nicht-invasive und mobil einsetzbare Sensoren u.a. zur Erfassung von Herzrate, EKG, Sauerstoffsättigung, Atemfrequenz und Atemvolumen weiterentwickelt. Konzepte zur Systemintegration und flexible Schnittstellen wurden definiert und ein multimodales KI-Framework zur sensorübergreifenden Datenauswertung entwickelt. Darüber hinaus wurden Anforderungen hinsichtlich der Konformität zur medizinischen Regulatorik erarbeitet. Die übergeordnete Vision des Projekts ist ein engmaschiges Monitoring der relevanten klinischen Parameter für die Erkennung von Zustandsverschlechterungen bei Infektionskrankheiten auch außerhalb von Intensivstationen über ein multimodales, modulares und mobiles Sensorsystem. Während der Projektlaufzeit hat sich ergeben, dass mehrere spezifische Lösungen für verschiedene Teilanwendungen sinnvoller als ein einziges Gesamtsystem sind und somit der Nutzen der Projektergebnisse sogar erhöht wird.
Laufzeit
09/2020 – 09/2021
MOCHA
Mobile Organ-on-Chip Analytics
Die Organ-on-Chip-Technologie ermöglicht die Erforschung komplexer Zellprozesse in Lab-on-Chip-Systemen bei minimalem Zellmaterial. Sie beschleunigt die Wirkstoffentwicklung, erhöht Sicherheit und Kosteneffizienz und reduziert dank humaner Modelle das Risiko des Scheiterns durch Speziesunterschiede. Die Kombination aus Mikrofluidik, 3D-Zellkultur, Spheroiden und Organoiden schafft bereits in-vivo-ähnliche Bedingungen. Aktuell erfordert dies jedoch aufwendige Infrastruktur (z. B. hypoxische Umgebungen), was den Zugang zu hochauflösender, multiparametrischer Analytik (Mikroskopie, Spektroskopie) erschwert.
MOCHA zielt auf eine kompakte, chipbasierte Analyseneinheit, die optische und nicht-optische Verfahren integriert und so ein umfassendes Monitoring ermöglicht. Durch intelligentes fluidisches Design und geeignete Materialkombinationen soll zudem eine Langzeitkultivierung von Spheroiden über Wochen bis Monate gelingen. Dafür wird eine mikrofluidische Plattform entwickelt, die in-vivo-ähnliche Versorgung, kontrollierte Nährstoff- und Gaszufuhr, effizienten Metabolitenabtransport, Interaktionen zwischen Spheroiden und die gezielte Wirkstoffzufuhr gewährleistet. Erarbeitet werden Spheroid-Layouts, Fluidführungs- und Aktuationsmodule sowie Sensorintegrationsschnittstellen. Ergänzend entsteht ein Betriebsgerät für thermische und fluidische Steuerung mit integrierter Sensorik und Echtzeit-Datenauslese über geeignete Schnittstellen.
Laufzeit
07/2024 – 06/2027
MIC-PreCell
MIC-PreCell etablierte am Fraunhofer-Zentrum Erfurt FZE einen Technologie-Hub zur präzisen Qualitätssicherung und Prozesskontrolle in der Herstellung zellbasierter Therapeutika (ATMPs). Unter Leitung der Fraunhofer-Institute IZI (Zelltherapien), IPMS (Mikroelektronik / MEMS) und IOF (Optik / Photonik) werden neuartige, automatisierbare Analyseverfahren entwickelt und in GMP-nahe Workflows überführbar gemacht. Ziel ist es, Herstellungskosten zu senken, Prozessrisiken frühzeitig zu erkennen und die Produktkonsistenz für patientenindividuelle und Off-the-Shelf-Therapien (z. B. CAR T, CAR NK, Stammzellen) zu erhöhen. Der Ansatz adressiert zentrale Engpässe der aktuellen QC: Bisher sind viele Prüfungen zeitversetzt, invasiv und nicht inline-fähig, wodurch Fehler oft erst am Ende teurer Prozesse sichtbar werden. MIC-PreCell schließt diese Lücke mit drei komplementären Technologiemodulen:
- Mechanomik: Echtzeit-Verformbarkeitszytometrie (RT-DC) erfasst markierungsfrei biomechanische Zellparameter als sensitive Funktionsmarker (Aktivierung, Stress, Differenzierung) und ermöglicht Stop / Go-Entscheidungen während der Expansion und Transduktion.
- Volatolomik: GC-IMS-basierte Gasanalytik detektiert flüchtige Metabolite (VOCs) aus Zellkulturen schnell, robust und nicht-invasiv – für Dichte- / Wachstumsmonitoring, Stress- und Kontaminationsnachweise sowie die Optimierung von Kultivierungsbedingungen.
- Mikromanipulation: Eine modulare Probe-Station mit hochauflösender Bildgebung und MEMS-Mikrogreifern / Mikroinjektoren erlaubt präzise Eingriffe und funktionelle Tests an Einzelzellen, Sphäroiden und Organoiden.
Flankierend wird die Zellkulturinfrastruktur am Fraunhofer FZE für komplexe humane Zellen (T- / NK-Zellen, Stammzellen, Tumormaterial) ausgebaut und standardisierte SOPs implementiert. Datenanalyse-Pipelines mit maschinellem Lernen verknüpfen mechanische, metabolische und bildgebende Signaturen zu praxistauglichen QC-Parametern.
Laufzeit
09/2021 – 06/2023
AutoImmunCAR
AutoImmunCAR untersuchte die Übertragbarkeit der erfolgreichen CAR-T-Zelltherapie aus der Onkologie auf B zellvermittelte Autoimmunerkrankungen. Aufbauend auf der am Fraunhofer-Zentrum Erfurt (FZE) verfügbaren MIC-PreCell-Infrastruktur und in enger Vernetzung mit dem Mitteldeutschen Krebszentrum (CCC Jena Leipzig) wurden Proof of Concept Ergebnisse für neue Analyseverfahren erzielt, die Interaktionen zwischen T und B Zellen hochauflösend charakterisieren. Ziel war es, ein integriertes Bild aus immunologischen, biomechanischen und metabolischen Parametern zu schaffen, um Aktivierung, Funktion und potenzielle Wirksamkeitsmarker von nativen und CAR transduzierten Immunzellen zu erfassen.
Kernmethoden waren:
- Durchflusszytometrie mit einem maßgeschneiderten Panel (an Klinik-Panel des Universitätsklinikums Leipzig angelehnt) zur Phänotypisierung und Aktivierungsanalyse,
- Echtzeit-Verformbarkeitszytometrie (RT-DC) zur label-freien Erfassung biomechanischer Zellsignaturen,
- Gaschromatographie-Ionenmobilitätsspektrometrie (GC-IMS) zur nichtinvasiven Stoffwechselprofilierung (VOC Analytik).
In einem siebenmonatigen Projektzeitrahmen wurden einfache, aber aussagekräftige Zellmodelle etabliert: Baseline T-Zellen und hyperaktive-B Zellen als Autoimmunitäts-Phänotyp, ergänzt um gemischte T- / B-Zellkulturen. Auf dieser Basis entstanden Referenzprofile ruhender und aktivierter Zellpopulationen (nativ und CAR modifiziert) sowie erste Datensätze zu den Veränderungen nach direkter Zell-Zell Interaktion. Die Kombination aus Oberflächenmarker-Expression (Durchflusszytometrie), mechanischen Eigenschaften (RT-DC) und metabolischen Signaturen (GC-IMS) zeigte das Potenzial, Aktivierungszustände, Stressantworten und funktionelle Unterschiede komplementär und frühzeitig zu erfassen.
Laufzeit
05/2024 – 11/2024
LIFE-Koop 2024
Das Ziel von LIFE KOOP 2024 ist es, den Zusammenhang zwischen Kleinstgerinnseln (Microclots) im Blut und der Gehirngesundheit von Teilnehmenden der LIFE-Adult-Studien zu untersuchen. Dafür werden die Menge, Konzentration und Beschaffenheit von Microclots in vorhandenen LIFE-Adult-Proben aus der Leipzig Medical Biobank (LMB) analysiert und mit Daten aus der LIFE-Datenbank verknüpft. Microclots sind mit Entzündungsmolekülen überladene, unlösliche, sehr kleine Blutgerinnsel, die bei Patient:innen mit schweren Krankheitsverläufen von COVID-19 und Long COVID in Blutkapillaren nachgewiesen werden können. Sie können die Sauerstoff- und Nährstoffversorgung enorm stören und so COVID-assoziierte neurologisch-psychiatrische Symptome wie Muskelschmerzen, Müdigkeit oder Gehirnnebel auslösen. Auch bei Patient:innen mit Typ2 Diabetes, Alzheimer oder Parkinson sind Microclots detektierbar. Der Schwerpunkt des aktuellen Projekts liegt darauf, einen möglichen Zusammenhang zwischen der Microclot-Konzentration im Blut, Kognitionsparametern, sowie der Struktur und Funktion des Gehirns, der durch die Einbeziehung von MRT-Parametern der LIFE-Kohorten weiter spezifiziert werden soll, zu untersuchen. Es wird erwartet, dass Microclots als neuartige blutbasierte Biomarker mit Alterungsprozessen im Gehirn in Verbindung stehen und vaskulär bedingte, neurodegenerative strukturelle und funktionelle Veränderungen im Gehirn vermitteln. Die geplanten Untersuchungen tragen dazu bei, kognitiven Abbau und ein erhöhtes Risiko für Demenzerkrankungen vorherzusagen und besser zu verstehen.
Laufzeit
05/2024 – 12/2027
Smart µ-Plate
Das Ziel von Smart-µ-Plate ist die Entwicklung eines schnellen, kostengünstigen Analysesystems für den Bedside-Nachweis spezifischer Biomarker in menschlichen Proben. Miniaturisierte Sensorkomponenten werden mit kundenspezifischen Bioassays und benutzerfreundlicher Hardware zu einer tragbaren Lösung integriert.
Laufzeit
01/2024 – 12/2026
Glyco3Display
Glyco3Display fokussierte sich auf die Integration synthetisch hergestellter Zucker- / Glykanmoleküle in DNA-basierte Nanopartikel, um hybride Nanostrukturen zu schaffen, die sowohl für diagnostische als auch für therapeutische Zwecke auf Bakterien und Viren abzielen. Zuckermoleküle wie Mannose oder Sialinsäure sind gängige Moleküle für die Erkennung und Bindung zwischen biologischen Organismen, darunter Zellen, Viren und Bakterien. Bei Glyco3Display wurden DNA-basierte Nanogerüste verwendet, um nanometerpräzise Anordnungen von Zuckermolekülen zu erzeugen, die dann zur Bindung von Bakterien wie E. coli verwendet und in verschiedene Systeme zur Erkennung und Analyse der Bindung an verschiedene Bakterien, Viren und zuckerbindende Proteine, sogenannte Lektine, integriert wurden.
Laufzeit
01/2018 – 06/2023
MOTION
Das Projekt MOTION fokussiert sich auf die Entwicklung von Technologien für zell- und gewebespezifische Nanocarrier. Verschiedene Targeting- Komponenten werden in Nanocarrier aus Lipiden oder amphiphilen Polymeren integriert und dienen dazu, Cargos gezielt an Zielzellen abzugeben.
Laufzeit
07/2022 – 12/2025
CoronaSense
In CoronaSense wurden Nanostrukturen aus einer Kombination von DNA-Strängen und Peptiden verwendet, um die Bindung des SARS-CoV-2-Spike-Proteins an Zielproteinsequenzen zu untersuchen. Ein Peptidfragment, das die Bindungsstelle des Spike-Proteins am ACE2-Antigen nachahmt, wurde chemisch an eine DNA-Nanostruktur in einer multivalenten Anordnung konjugiert, die der natürlichen Geometrie des Spike-Proteins ähnelt. Diese DNA-templierte Bindung wurde verwendet, um die Kooperativität zwischen den Untereinheiten des Spike-Proteins während der Bindung zu untersuchen und die Auswirkungen natürlicher Mutationsvarianten zu bewerten, die bei SARS-CoV-2-Infektionen auftreten.
Laufzeit
06/2020 – 05/2021
AsphyxDX
Das Ziel des AsphyxDX Projekts ist es, bestehende umfangreiche Vorarbeiten auf dem Bereich der Erkennung von Sauerstoffmangel (Asphyxie) bei Neugeborenen in diagnostische Anwendungen zu überführen. Der diagnostische Ansatz basiert auf der Quantifizierung kleiner endogener Stoffwechselprodukte (Metaboliten, Molekulargewicht <1200 Da); diese erfolgt für die Diagnostik dann (unabhängig von Großgeräten wie Massenspektrometer), mittels Nanoporen-basierten, sowie anderen Schnelltests. Dafür sollen neuartige Point-of-Care (PoC)-fähige Testsysteme entwickelt werden. Die Rolle des Fraunhofer IZI besteht darin, funktionalisierte DNA-basierte Nanostrukturen zu entwickeln, die durch spezifische Liganden-Rezeptor-Wechselwirkungen an die ausgewählten Metaboliten binden.
Förderung
Forum Gesundheitsstandort Baden-Württemberg
Laufzeit
06/2020 – 05/2022