„Bio2Brain“ erforscht eine sichere Verabreichung von Biopharmazeutika in das zentrale Nervensystem

BIBERACH — 20 Projekt­part­ner aus Wissen­schaft und Indus­trie schlie­ßen sich im Netzwerk „Bio2Brain“ zusam­men, um an einer effizi­en­ten Wirkstoff­ver­ab­rei­chung bei Erkran­kun­gen des zentra­len Nerven­sys­tems (ZNS) zu forschen. Dem Netzwerk gehört auch die Fakul­tät Biotech­no­lo­gie der Hochschu­le Biber­ach (HBC) an. Die große Heraus­for­de­rung hierbei ist, dass das ZNS des mensch­li­chen Körpers durch biolo­gi­sche Schutz­me­cha­nis­men bestens abgeschirmt wird. Die Kehrsei­te ist jedoch, dass auch medizi­ni­sche Wirkstof­fe diese Barrie­re nur schwer überwin­den können. 

Um eine Lösung für dieses Problem zu finden, will das Bio2Brain-Netzwerk einen Paradig­men­wech­sel in der Forschung einlei­ten und neue Ansät­ze erpro­ben. Von der Fakul­tät Biotech­no­lo­gie sind die Profes­so­rin­nen Katha­ri­na Schin­dow­ski Zimmer­mann und Chrys­tel­le Mavoun­gou betei­ligt. Sie arbei­ten bereits in dem Projekt „Brain2Nose“ in einem EU-weiten Netzwerk mit, das wie auch das aktuel­le Projekt, sich mit Krank­hei­ten des Zentra­len Nerven­sys­tems befasst.

Von solchen Krank­hei­ten sind rund 165 Millio­nen Menschen in Europa betrof­fen, dazu zählen Multi­ple Sklero­se, Alzhei­mer und Parkin­son. Diese Erkran­kun­gen sind oftmals mit einem starken Leidens­druck der Patien­ten und ihrer Famili­en sowie nicht zuletzt einer enormen Belas­tung der Sozial­sys­te­me verbun­den. Die beson­ders kriti­sche Heraus­for­de­rung bei der Behand­lung ist die sogenann­te Blut-Hirn-Schran­ke. Diese stellt eine effek­ti­ve Barrie­re des Körpers dar, die das Gehirn und das ZNS vor Krank­heits­er­re­gern und Schad­stof­fen schützt. Aller­dings sorgt sie auch dafür, dass Medika­men­te und insbe­son­de­re Biophar­ma­zeu­ti­ka das ZNS in nur sehr gerin­gen Mengen erreichen.

Daher werden die Arznei­mit­tel bei bestimm­ten Erkran­kun­gen bisher durch Injek­tio­nen direkt in den Spinal­ka­nal oder ins Gehirn verab­reicht. Leider weisen solche Verab­rei­chungs­for­men einige Nachtei­le auf, erläu­tern die Biber­acher Profes­so­rin­nen: „Sie sind invasiv, erfor­dern einen chirur­gi­schen Eingriff mit hohen Risiken, führen zu einer gerin­gen Thera­pie­treue der Patien­ten und eignen sich nur einge­schränkt für ambulan­te Patien­ten“. Es bestehe daher ein dringen­der Bedarf an einem neuen Ansatz für Techno­lo­gien zur Medika­men­ten­ver­ab­rei­chung bei der nachhal­ti­gen Behand­lung von Erkran­kun­gen des ZNS. „Wir benöti­gen einen Paradig­men­wech­sel“, so Katha­ri­na Zimmermann.

Europäi­sches Weiter­bil­dungs­pro­gramm mit inter­dis­zi­pli­nä­rer Expertise

„Um diesen Wandel aktiv zu gestal­ten, haben wir das Netzwerk „Bio2Brain“ ins Leben gerufen“, erklärt Dr. Carmen Gruber-Traub vom Fraun­ho­fer-Insti­tut für Grenz­flä­chen- und Biover­fah­rens­tech­nik IGB, die das Bio2Brain-Projekt leitend koordi­niert. Geför­dert wird das Netzwerk im Rahmen der Marie-Skłodow­s­ka-Curie-Maßnah­men (MSCA) des EU-Forschungs­för­der­pro­gramms Horizont 2020; die Förde­rung ist zunächst auf vier Jahre festgelegt.

Der Zusam­men­schluss soll eine Forschungs­um­ge­bung für die inter­dis­zi­pli­nä­re Ausbil­dung von 13 Nachwuchs­for­schen­den schaf­fen. Sie werden dabei von elf Forschungs­ein­rich­tun­gen und Univer­si­tä­ten, sechs Indus­trie­part­nern und einer akade­mi­schen Non-Profit-Organi­sa­ti­on unter­stützt. Getreu dem Prinzip „Ausbil­dung durch Forschung“ arbei­ten die Wissen­schaft­le­rIn­nen in diesem Programm für eine Dauer von 36 Monaten an ihren eigenen indivi­du­el­len Forschungs­pro­jek­ten, die wieder­um Teil der wissen­schaft­li­chen Arbeits­pa­ke­te sind. Sie werden dabei von einem indivi­du­el­len Trainings­pro­gramm beglei­tet. An der Fakul­tät Biotech­no­lo­gie der Hochschu­le Biber­ach werden sich zwei inter­na­tio­na­le Dokto­ran­dIn­nen mit den Mecha­nis­men des Trans­ports von Antikör­pern über die Atemwegschleim­häu­te beschäf­ti­gen und dabei den Antikör­per biotech­no­lo­gisch so verän­dern, dass er verbes­sert ins Gehirn gelangt. Außer­dem sollen auf Basis von KI basier­ten (daten­ge­trie­be­nen) Model­len, neue Ansät­ze für ein perso­na­li­sier­tes Neben­wir­kungs­pro­fil und Wirksam­keit entwi­ckelt werden. An dem Projekt sind zudem Unter­neh­men aus der Region betei­ligt; so unter­stüt­zen Boehrin­ger Ingel­heim (Biber­ach) und Vektor­phar­ma (Utten­wei­ler) die Ausbil­dung der DoktorandInnen.

Die Forsche­rIn­nen erhal­ten im Laufe dieses Trainings­pro­gramms Einblick in die Entwick­lung neuer fortschritt­li­cher Materia­li­en, Formu­lie­run­gen und techni­scher Prote­ine für die intra­na­sa­le ZNS-Verab­rei­chung von Antikör­pern, auch auf Seiten der Indus­trie­part­ner. Sie können dadurch Erfah­rung im gesam­ten trans­dis­zi­pli­nä­ren Entwick­lungs­zy­klus eines Arznei­mit­tels sammeln, von der pharma­ko­lo­gi­schen Wirkstoff­pfad-Validie­rung, dem Produkt- und Prozess­de­sign, der Synthe­se bis hin zur Charak­te­ri­sie­rung, Validie­rung und Quali­täts­kon­trol­le. Hinzu kommen Werkzeu­ge für die Zeit bis zur Markt­ein­füh­rung und Kommerzialisierung.

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