Sondierungsphase

Zuwendungsempfänger: Universität Regensburg
Fördervolumen: Go-Bio initial (01.10.2022 bis 30.09.2023, 119.106,00 Euro)

Atomare Proteinstrukturen liefern essenzielle Informationen in der Medikamentenentwicklung, um Wirkstoffe speziell für ihren Wirkort zu designen. Diese Strukturen können durch Kryo-Elektronenmikroskopie (Kryo-EM) gewonnen werden, was vermehrt Anwendung in der industriellen Pharmaforschung findet. Um atomare Auflösung für ein neues Zielprotein zu erreichen, müssen Vitrifikation, d.h. die Haltbarmachung der Proteinstruktur in amorphem Eis, und Aufnahmebedingungen des Kryo-EM immer wieder angepasst werden. Das kann schnell zeit- und kostenintensiv werden. Mit Align2Ice soll die erste automatisierte Optimierungsroutine der Vitrifikation und Bildaufnahme entwickelt werden. Dazu sollen im Projekt unter anderem spezielle Justage-Probenträger kombiniert mit einer Deep-Learning-basierten Software zur finalen Ermittlung der optimalen Bedingungen entwickelt werden. Aufgrund der automatisierten, benutzerfreundlichen Optimierungsroutine stellt Align2Ice somit den ersten Schritt auf dem Weg der Hochdurchsatz-Proteinstrukturbestimmung für die pharmakologische Wirkstoffforschung dar und eröffnet neue und vor allem schnellere Möglichkeiten zur Untersuchung von Struktur-Wirk-Mechanismen. In der Sondierungsphase soll die Ausübungsfreiheit überprüft und der Markt analysiert werden, um das Anwendungspotenzial des geplanten Produkts voll ausschöpfen zu können.

Machbarkeitsphase 

Zuwendungsempfänger: Universität Regensburg
Fördervolumen: GO-Bio initial Machtbarkeitsphase 3 (01.10.2023 bis 30.09.2025, 570.711,60 Euro)

Hoch aufgelöste Proteinstrukturen bis zum atomaren Level sind in der Medikamentenentwicklung essenziell. Kryo-Elektronenmikroskopie (Kryo-EM)-Strukturen finden vermehrt in der industriellen Pharmaforschung ihre Anwendung, um neue Wirkstoffe anhand von Zielproteinstrukturen zu identifizieren. Um ein neues Zielprotein atomar auflösen zu können, müssen verschiedene Parameter der Probenvorbereitung immer wieder getestet und angepasst werden, was schnell zeit- und kostenintensiv werden kann. Vor allem Membranproteine sind oft problematisch in der Probenvorbereitung, weil durch den Übergang in ein gefrorenes Medium die natürliche Faltung oft aufgelöst wird. Im Vorhaben biofoilX werden spezielle Kryo-EM-Probenträger entwickelt, welche die „Eisgängigkeit“ von Membranproteinen signifikant verbessern. Das anvisierte Produkt besteht aus oberflächenaktiven biomimetischen Materialien, welche in einem extra entwickelten Verfahren auf kommerziell erhältliche Kryo-EM-Probenträger aufgebracht werden. Der so entstandene Film schützt die Proteine zudem vor der im Kryo-EM auftretenden Strahlung. Aufgrund der für Membranproteine spezifisch optimierten Oberflächeneigenschaften stellt biofoilX den ersten Schritt auf dem Weg der Hochdurchsatz-Strukturbestimmung von Membranproteinen für die pharmakologische Wirkstoffforschung dar. In der GO-Bio initial Machbarkeitsphase sollen nun der Proof-of-Principle erbracht werden sowie die Schutzrechtsstrategie und der Teamaufbau weiter vorangetrieben werden.