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.
- Batterieforschung mit dem HZB-RöntgenmikroskopUm die Kapazität von Lithiumbatterien weiter zu steigern, werden neue Kathodenmaterialien entwickelt. Mehrschichtige lithiumreiche Übergangsmetalloxide (LRTMO) ermöglichen eine besonders hohe Energiedichte. Mit jedem Ladezyklus wird jedoch ihre Kapazität geringer, was mit strukturellen und chemischen Veränderungen zusammenhängt. Mit Röntgenuntersuchungen an BESSY II hat nun ein Team aus chinesischen Forschungseinrichtungen diese Veränderungen erstmals experimentell mit höchster Präzision vermessen: Mit dem einzigartigen Röntgenmikroskop konnten sie morphologische und strukturelle Entwicklungen auf der Nanometerskala beobachten und dabei auch chemische Veränderungen aufklären.
- BESSY II: Neues Verfahren für bessere ThermokunststoffeUmweltfreundliche Thermoplaste aus nachwachsenden Rohstoffen lassen sich nach Gebrauch recyclen. Ihre Belastbarkeit lässt sich verbessern, indem man sie mit anderen Thermoplasten mischt. Um optimale Eigenschaften zu erzielen, kommt es jedoch auf die Grenzflächen in diesen Mischungen an. Ein Team der Technischen Universität Eindhoven in den Niederlanden hat nun an BESSY II untersucht, wie sich mit einem neuen Verfahren aus zwei Grundmaterialien thermoplastische „Blends“ mit hoher Grenzflächenfestigkeit herstellen lassen: Aufnahmen an der neuen Nanostation der IRIS-Beamline zeigten, dass sich dabei nanokristalline Schichten bilden, die die Leistungsfähigkeit des Materials erhöhen.
- Wasserstoff: Durchbruch bei Alkalischen Membran-ElektrolyseurenEinem Team aus Technischer Universität Berlin, Helmholtz-Zentrum Berlin, Institut für Mikrosystemtechnik der Universität Freiburg (IMTEK) und Siemens Energy ist es gelungen, eine hocheffiziente alkalische Membran-Elektrolyse Zelle erstmals im Labormaßstab in Betrieb zu nehmen. Das Besondere: Der Anodenkatalysator besteht dabei aus preisgünstigen Nickelverbindungen und nicht aus begrenzt verfügbaren Edelmetallen. An BESSY II konnte das Team die katalytischen Prozesse durch operando Messungen im Detail darstellen, ein Theorie Team (USA, Singapur) lieferte eine konsistente molekulare Beschreibung. In Freiburg wurden mit einem neuen Beschichtungsverfahren Kleinzellen gebaut und im Betrieb getestet. Die Ergebnisse sind im renommierten Fachjournal Nature Catalysis publiziert.