HZB koordiniert europäische Kooperation zur Entwicklung von Wirkstoffen gegen Corona
Das MX-Team an BESSY II ist auf die Entschlüsselung von Proteinstrukturen spezialisiert. Damit lässt sich auch die Entwicklung von Medikamenten gegen COVID-19 beschleunigen. © HZB
Die Röntgenstrukturanalyse an BESSY II ermöglicht die systematische Prüfung von vielen tausend Molekülen, die die Reproduktion und Virulenz von SARS-CoV2-Viren hemmen könnten. Nun hat ein Team am HZB mit Partnern aus Österreich und der Tschechischen Republik das Projekt NECESSITY aufgesetzt, um im Hochdurchsatzverfahren mehr als 8000 Verbindungen zu untersuchen und Wirkstoffe gegen COVID-19 zu entwickeln.
Die COVID-19-Pandemie ist noch lange nicht beendet. Trotz der raschen Entwicklung von Impfstoffen ist es aus unterschiedlichen Gründen nicht möglich, alle Menschen schnell genug durch eine Impfung dauerhaft zu schützen. Doch bisher gibt es kaum wirksamen Medikamente für schwer an COVID-19 erkrankte Patienten. Die Therapie beschränkt sich im Wesentlichen auf die Verabreichung von Steroidmedikamenten zur Kontrolle der Immunreaktion und die künstliche Beatmung.
An der Lichtquelle BESSY II, die das HZB betreibt, steht mit der Strukturanalyse von Makromolekülen ein fantastisches Werkzeug zur Verfügung, um die Entwicklung von wirksamen Substanzen gegen das SARS-CoV2-Virus zu beschleunigen. Hier wurde Anfang 2020 erstmals die dreidimensionale Struktur der so genannten Hauptprotease des SARS-CoV2-Virus entschlüsselt. Dieses Enzym ist für die Virusreproduktion unverzichtbar. Die Kenntnis dieser Struktur grenzt das Spektrum an möglichen Substanzen entscheidend ein – denn solche Substanzen müssen wie ein Schlüssel ins Schloss passen, damit sie die Funktion des Enzyms blockieren können.
Es ist jedoch nicht ausreichend nur dieses eine Ziel zu untersuchen. Deshalb werden im Rahmen des neuen Projekts NECESSITY, das der HZB-Forscher Dr. Christian Feiler initiert hat, mehrere virale Zielproteine adressiert. Gemeinsam mit Partnern der Medizinischen Universität Innsbruck, Österreich, und der Universität Olomouc, Tschechische Republik, wollen die Berliner Forscher*innen die Entwicklung von Medikamenten systematisch vorantreiben: Sie werden im Hochdurchsatzverfahren mehr als 8000 Verbindungen an den MX-Beamlines von BESSY II untersuchen und daraus Substanzen identifizieren, die an die Hauptprotease des SARS-CoV-2 oder an weitere Zielproteine andocken könnten.
Diese Substanzen stammen aus einer einzigartigen Bibliothek, die die Gruppe um Dr. Vladimír Kryštof, Palacký University Olomouc erstellt hat. Alle Substanzen sind bereits für die Behandlung anderer Erkrankungen zugelassen oder befinden sich in klinischen Phasen. Sollten sich daraus Treffer ergeben, wäre eine besonders schnelle Entwicklung von Medikamenten gegen COVID-19 möglich.
Prof. Dr. Klaus Scheffzek und sein Team an der Medizinischen Universität in Innsbruck können die Trefferverbindungen mit biophysikalischen Methoden eingehend untersuchen und erste virologische Studien initiieren. Als Berater und Partner sind auch Prof. Dr. Christian Drosten, Direktor des Instituts für Virologie an der Charité Berlin sowie weitere Experten mit an Bord.
„Im Projekt NECESSITY bringen wir Expertise aus sehr unterschiedlichen Bereichen zusammen“, sagt Feiler, der das Projekt auch koordiniert. „Wir haben gemeinsam einen hocheffizienten interdisziplinären Arbeitsablauf geplant, um schnellstmöglich antivirale Substanzen zu identifizieren, die sich als wirksame Medikamente gegen COVID-19 einsetzen lassen.“
Das Projekt wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft sowie den entsprechenden Förderorganisationen in Österreich und der Tschechischen Republik für 36 Monate mit insgesamt knapp 800.000 Euro gefördert.
- 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.
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