Corona-Forschung: Konsortium aus Berliner Forschung und Industrie sucht Wirkstoffe
Die Proteinkristalle werden im MX-Labor an BESSY II mit harter Röntgenstrahlung analysiert. © C. Feiler/HZB
An BESSY II konnte Prof. Rolf Hilgenfeld (Uni Lübeck) ein wichtiges Protein des SARS-CoV2-Virus analysieren. Es handelt sich hier um die virale Hauptprotease, die an der Vermehrung des Virus beteiligt ist. © H.Tabermann/HZB
Die Berliner Biotech-Firma Molox GmbH und ein Team am Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) haben ein Konsortium aus regionalen Forschergruppen und BASF initiiert. Gemeinsam wollen sie einen Startpunkt für die Entwicklung eines möglichen Wirkstoffs gegen das neue Coronavirus identifizieren. Ziele potenzieller Hemmstoffe werden bestimmte SARS-CoV2-Proteine sein, die die Ausbreitung oder Infektiosität der Viren begünstigen. An den Forschungsarbeiten sind auch Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Freien Universität Berlin beteiligt.
„Berlin als Wissenschaftsstandort vereint wichtige Großgeräteinfrastruktur mit einem exzellenten Netzwerk von akademischen und industriellen Strukturbiologen und -biologinnen sowie Biochemikerinnen und Biochemikern. Die Wege hier sind kurz, Ressourcen und Expertisen müssen jedoch strategisch koordiniert werden um erfolgreich zu sein“, sagt Dr. Holger von Moeller, der Inhaber der Biotech-Firma Molox.
BESSY II hilft bei der Suche nach Wirkstoffen
Für den Projekterfolg ist der Zugang zu Synchrotronstrahlung essentiell. Diese besonders intensive Strahlung wird durch den Berliner Elektronenspeicherring für Synchrotronstrahlung (BESSY II) bereitgestellt, den das HZB betreibt. Mehrere Forschergruppen der Freien Universität Berlin unter Leitung von Prof. Markus Wahl, Prof. Christian Freund, Dr. Ursula Neu und Prof. Sutapa Chakrabarti arbeiten mit Molox zusammen, um die Proteine herzustellen und anschließend zu kristallisieren. „Das HZB stellt dem gemeinsamen Projekt alle vorhandenen Infrastrukturen zur Verfügung“, erklärt Dr. Manfred Weiss, Leiter der Forschergruppe Makromolekulare Kristallographie (MX) am HZB.
Projektpartner aus der chemischen Industrie
Als erster Projektpartner aus der chemischen Industrie stellt die BASF Mittel bereit, um die Untersuchungen zu starten. Dabei werden Proteinkristalle mit potenziellen Hemmstoff-Substanzen getränkt und anschließend an den MX-Beamlines von BESSY II analysiert. So lässt sich aufdecken, welche Hemmstoff-Komplexe besonders gut die Funktion des Proteins hemmen – diese sollen dann erste Startpunkte für die gezielte Entwicklung von Wirkstoffen sein.
Das Konsortium verhandelt aktuell mit weiteren Partnern, um diese und ihre Substanzbibliotheken hinzu zu gewinnen. „Wir blicken gespannt auf dieses gemeinsame Projekt und hoffen, dass wir sehr schnell neue potenzielle Angriffspunkte für Wirkstoffe gegen SARS-CoV-2 identifizieren können“, sagt Dr. Christian Feiler, Projektleiter am HZB.
- Katalyseforschung mit dem Röntgenmikroskop an BESSY IIAnders als in der Schule gelernt, verändern sich manche Katalysatoren doch während der Reaktion: So zum Beispiel können bestimmte Elektrokatalysatoren ihre Struktur und Zusammensetzung während der Reaktion verändern, wenn ein elektrisches Feld anliegt. An der Berliner Röntgenquelle BESSY II gibt es mit dem Röntgenmikroskop TXM ein weltweit einzigartiges Instrument, um solche Veränderungen im Detail zu untersuchen. Die Ergebnisse helfen bei der Entwicklung von innovativen Katalysatoren für die unterschiedlichsten Anwendungen. Ein Beispiel wurde neulich in Nature Materials publiziert. Dabei ging es um die Synthese von Ammoniak aus Abfallnitraten.
- BESSY II: Magnetische „Mikroblüten“ verstärken Magnetfelder im ZentrumEine blütenförmige Struktur aus einer Nickel-Eisen-Legierung, die nur wenige Mikrometer misst, kann Magnetfelder lokal verstärken. Der Effekt lässt sich durch die Geometrie und Anzahl der „Blütenblätter“ steuern. Das magnetische Metamaterial wurde von der Gruppe um Dr. Anna Palau am Institut de Ciencia de Materials de Barcelona (ICMAB) mit Partnern aus dem CHIST-ERA MetaMagIC-Projekts entwickelt und nun an BESSY II in Zusammenarbeit mit Dr. Sergio Valencia untersucht. Die Mikroblüten ermöglichen vielfältige Anwendungen: Sie können die Empfindlichkeit magnetischer Sensoren erhöhen, die Energie für die Erzeugung lokaler Magnetfelder reduzieren, und am PEEM-Messplatz an BESSY II die Messung von Proben unter deutlich höheren Magnetfeldern ermöglichen.
- Innovative Batterie-Elektrode aus Zinn-SchaumMetallbasierte Elektroden in Lithium-Ionen-Akkus versprechen deutlich höhere Kapazitäten als konventionelle Graphit-Elektroden. Leider degradieren sie aufgrund von mechanischen Beanspruchungen während der Lade- und Entladezyklen. Nun zeigt ein Team am HZB, dass ein hochporöser Schaum aus Zinn den mechanischen Stress während der Ladezyklen deutlich besser abfedern kann. Das macht Zinn-Schäume als potentielles Material für Lithium-Batterien interessant.