Produktblätter und Technology Offers

AquaNANO - Nanosonden basierte schnelle Trinkwasseranalyse

© Fraunhofer IME | Florian Schröper

Trinkwasser ist unser wichtigstes Lebensmittel und wird entsprechend streng und häufig kontrolliert. Trotzdem kommt es immer wieder zu Situationen, in denen eine Kontamination mit Krankheitserregern nicht ausgeschlossen werden kann, z. B. nach Überschwemmungen oder Erdbeben. Zudem sind bioterroristische Anschlagszenarien nicht auszuschließen, da Versorgungseinrichtungen aufgrund flächendeckender Infrastruktur und zentraler Einspeisungsorte ein potenzielles Anschlagsziel darstellen. Etablierte Analysen sind laborbasiert, aufwendig und zeitintensiv. Derzeit fehlt es an zuverlässigen und sensitiven Schnelltestverfahren, die vor Ort einsetzbar sind. Ziel des Verbundprojektes AquaNANO ist es, ein neuartiges mobiles Analysesystem zu entwickeln, mit dem in kürzester Zeit Verunreinigungen im Trinkwasser erkannt werden können.

Innovative Detektionstechnologien und Testsysteme

© Fraunhofer IME | Florian Schröper

Das Fraunhofer IME ist ein anwendungsorientiertes Forschungsinstitut, das sich auf die Entwicklung innovativer Analyseplattformen konzentriert. In enger Zusammenarbeit mit Partnern aus Wissenschaft und Industrie entwickeln wir maßgeschneiderte Lösungen für spezifische Herausforderungen. Eines der Forschungsschwerpunkte des Fraunhofer IME ist die Entwicklung maßgeschneiderter immunologischer Assays und die Herstellung spezifischer Antikörper für diese Zwecke. Neben der Anpassung klassischer Verfahren wie dem enzymgekoppelten Immunosorbent-Assay (ELISA) an spezifische Probleme, konzentrieren wir uns auch auf die Entwicklung innovativer Schnelltestplattformen, z.B. durch den Einsatz spezieller magnetischer Nanosonden.

Magn-I-tekt Magnetische Immundetektion für mobile und schnelle Identifikation von Pflanzenpathogenen

© Fraunhofer IME | Florian Schröper

Pflanzenpathogene wie Viren und Pilze wirken sich weltweit stark auf Kulturpflanzen aus und führen zu erheblichen wirtschaftlichen Einbußen von bis zu 30 Prozent. Um zeitnah geeignete Maßnahmen, wie die Verwendung von Pflanzenschutzmitteln einzuleiten und so die Ausbreitung solcher Krankheiten zu verhindern, ist die frühzeitige Identifizierung und Quantifizierung der Pflanzenpathogene von entscheidender Bedeutung. Routinemäßiges Untersuchen von zufälligen Pflanzenproben auf das Auftreten bestimmter Pathogene ist eine geeignete Strategie. Hierfür haben wir ein neuartiges Schnelltestverfahren mit Hilfe von Antikörper-funktionalisierten Magnetpartikeln entwickelt. Kontinuierliche Probenahmen auf dem Feld in Verbindung mit dem mobilen Schnelltest ermöglichen eine frühzeitige Erkennung von pathogenem Befall und eine effiziente Kontrolle der Pflanzenschutzmittelmenge.

DNA-Seqienzierung

© Fraunhofer IME | Birgit Orthen

DNA-Sequenzierung ist ein sehr arbeits- und zeitintensiver Prozess, der aus der modernen biologischen Forschung nicht mehr wegzudenken ist. Sie wird benötigt um neue Gene zu charakterisieren oder um die Identität rekombinanter DNA zu verifizieren. Um unsere Kunden bei ihren Forschungsaktivitäten zu unterstützen, bieten wir ein Portfolio von DNA-Sequenzierungen und verwandten Dienstleistungen an:
• Plasmid-DNA Präparation
• PCR-Produkt Aufreinigung
• Präparation von Sequenz-Reaktionen
• Analyse von Sequenz-Reaktionen

Antikörpertechnologien

© Fraunhofer IME | Anne Peuscher

Am Fraunhofer IME werden seit vielen Jahren murine Antikörper mittels der Hybridomatechnologie hergestellt. Darauf basierend, hat sich unsere Expertise auch in andere Bereiche der Arbeit mit Antikörpern ausgedehnt. Ein modernes Zellkulturlabor mit automatisierter Zellkultivierung, steht zur Generierung und Selektion von antikörperproduzierenden Zellen zur Verfügung. Die Reinigung der produzierten Antikörper sowie Charakterisierung und Funktionsanalysen (u. a. mittels Gelelektrophorese, ELISA und Surface Plasmon Resonance) werden routinemäßig durchgeführt. Die Klonierung der genetischen Information der Antikörper und weiterführend die Optimierung derselben sowie die Überführung in andere Antiköperformate z. B. Einzelkettenantikörper (scFv) sind ein integraler Teil unserer Arbeit.

Biacore Interaktionsanalysen

© Fraunhofer IME | Holger Spiegel

Die Aktivität von pharmazeutischen Wirkstoffen beruht in der Regel auf einer molekularen Interaktion des jeweiligen Wirkstoffs mit spezifischen Rezeptor- oder Zielmolekülen im Körper des Patienten. Bei der Identifizierung und Entwicklung sowie im Rahmen der Qualitätskontrolle bei der Herstellung von neuen Medikamenten und Impfstoffen, spielt die zuverlässige und detaillierte quantitative Charakterisierung der Biomoleküle im Bezug auf Interaktionsparameter wie Spezifität, Bindungsstärke und Stöchiometrie eine entscheidende Rolle.

Chronische Invertebratenstudien im Fließgewässer

© Fraunhofer IME | Klaus Peter Kappest

Speziessensitivitätsverteilungen (SSDs) werden zunehmend in der ökologischen Risikobewertung von Chemikalien eingesetzt. SSDs kompilieren Toxizitätsdaten für eine Reihe von Arten, die einen spezifischen Anteil von betroffenen Arten in einer Gemeinschaft darstellen, um gefährliche Konzentrationen (HCx) abzuschätzen. Für die Risikobewertung von Pflanzenschutzmitteln sind Tests für mindestens acht wirbellose Arten der empfindlichen taxonomischen Gruppe für den SSD-Ansatz erforderlich. Da es bisher schwer war chronische Studien für diese Anzahl an Invertebraten durchzuführen basieren die meisten SSDs aquatischer Invertebraten für Pflanzenschutzmittel bisher auf akuten Toxizitätstests. Das Fraunhofer IME ist in der Lage chronische Tests mit verschiedenen Invertebratenarten - auch Fließgewässerarten - durchzuführen um Toxizitätsdaten für eine chronsiche SSD zur Verfügung zu stellen.

Eco'n'OMICS – Screeningentwicklung für ökotoxikologische Risikovorhersage

© Fraunhofer IME | Sebastian Eilebrecht

Wirkstoffe von Pflanzenschutzmitteln, Bioziden oder Arzneimitteln können in Nicht-Zielorganismen schädliche Effekte ausüben. Deshalb fordert die europäische Gesetzgebung von Herstellern für die Registrierung dieser Substanzen die Bereitstellung von Daten zu deren Umweltrisikobewertung. Die zur Erhebung dieser Daten durchgeführten OECD Standardtests sind zeit- und kostenintensiv und gehen mit einer erheblichen Anzahl an Tierversuchen einher. Aus diesen Gründen werden diese Tests erst am Ende der industriellen Wirkstoffentwicklung durchgeführt, was das Risiko eines Scheiterns bei der Zulassung aufgrund einer nachgewiesenen schädlichen Umweltwirkung birgt. Das Eco’n’OMICs Projekt befasst sich mit der Entwicklung einer frühen Vorhersage des ökotoxischen Risikos von Wirkstoffvorläufern auf Basis von Substanz-induzierten molekularen Veränderungen in aquatischen Modellorganismen.

Kernspinresonanz-Spektroskopie (NMR) am Fraunhofer IME

© Fraunhofer IME | Studio 95

Die meisten organischen Substanzen unterliegen im Laufe ihres »Lebens« Transformations- und Abbauprozessen, wobei sich neue Substanzen mit gänzlich anderen Eigenschaften bilden können. Für die Zulassung von Pflanzenschutzmitteln müssen daher Informationen zu Abbauwegen in verschiedenen Umweltmatrices sowie zum Metabolismus in Nutzpflanzen und Nutztieren vorgelegt werden. Behördliche Zulassungsverfahren stellen sehr hohe Anforderungen an die Umweltanalytik organischer Substanzen. Entscheidend für die Aufklärung von Transformationsprodukten und Metabolismuswegen ist dabei, dass auch kleinste Substanzmengen sicher identifiziert werden können. Die Kernspinresonanz-Spektroskopie (NMR) ist die momentan leistungsfähigste Analysenmethode zur Aufklärung der Strukturen organischer Substanzen. In Ergänzung mit hochauflösender Massenspektroskopie ist es möglich, sowohl die Zusammensetzung (Summenformel) als auch die chemische Struktur unbekannter organischer Substanzen zu ermitteln.

Technology Offers

Kombinationstherapie von Typ-1-Diabetes

© Fraunhofer IME | Urs Christen

Die Erfindung betrifft die Verwendung einer Kombinationstherapie von T1D mit zwei Arzneimitteln, die jeweils spezifisch auf einen unterschiedlichen Mechanismus abzielen. Die Behandlung mit monoklonalen Anti-CD3-Antikörpern (MAbs) wird zusammen mit einem MAKbverabreicht, der auf ein Chemokinprotein abzielt, das die Migration von Lymphozyten selektiv zu Entzündungs- oder Verletzungsstellen leitet.

»Drug Repurposing« für Multiple Sklerose

© Fraunhofer IME | Irmgard Tegeder

Die Erfindung betrifft die Verwendung eines Arzneimittels (TMP-001), das seit vielen Jahren für eine andere Indikation vermarktet wird, bei der Behandlung von MS. Es wurde ausgiebig, jedoch ohne nennenswerten Erfolg, bei Patienten mit Alzheimer getestet, bei denen die Sicherheit hoher Dosen mit Placebo vergleichbar war. Überraschenderweise zeigen Tierstudien ein neues Wirkungsspektrum in MS-Modellen. Die wichtigsten Vorteile dieses Produkts sind die umfassende klinische Erfahrung mit dem Medikament, das hervorragende orale Sicherheitsprofil und das neuartige Wirkungsspektrum. TMP-001 bietet einen relativ einfachen Entwicklungsweg zu einer neuartigen oralen Therapie für MS.

Biofeedback-kontrollierte Analgesie

© MEV-Verlag

Die Erfindung umfasst eine neue Opioid-Infusionsvorrichtung, die mehrere Vorteile von TCI und PCA vereint, während bestimmte Nachteile der jeweiligen Verfahren vermieden werden. Die durch Feedback kontrollierte Analgesie ermöglicht es den Patienten, sich mit Opioiden zu titrieren, bis eine ausreichende Analgesie erreicht ist. Das patentierte Verfahren ermöglicht die Kontrolle und Aufrechterhaltung einer angemessenen und sicheren Opioid-Analgesie ohne ständige Anpassung durch den Patienten oder ständige Überwachung durch medizinisches Personal.

Inhibitoren für NOX-4 zur Behandlung von neuropathischen Schmerzen

© Fraunhofer IME | Achim Schmidtko

Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung des Enzyms Nox4 als Zielmolekül zur Prävention und Behandlung von neuropathischem Schmerz. Dementsprechend wird die Verwendung von Nox4-Inhibitoren vorgeschlagen, die die Aktivität und / oder Expression von Nox4 reduzieren. Mäuse, denen Nox4 fehlt, zeigen in Tiermodellen mit neuropathischen Schmerzen ein erheblich reduziertes schmerzbezogenes Verhalten. Darüber hinaus ist die Demyelinisierung peripherer Nerven, die typischerweise nach einer Nervenverletzung (SNI) auftritt, bei Mäusen mit Nox4-Mangel reduziert.

Sphingosin-1-Phosphat-Rezeptor-Agonisten zur Behandlung von neuropathischen Schmerzen

© Fraunhofer IME | Klaus Scholich

Sphingosin-1-phosphat (S1P) ist ein intrazellulärer Mediator mit einem breiten Spektrum an Signalfunktionen. In Neuronen hängt seine Wirkungen vom neuronalen Subtyp ab. Im peripheren ZNS fördert S1P das neuronale Wachstum und die Erregbarkeit. Die Hemmung des S1P-Rezeptors reduziert entzündliche oder chemotherapeutische Schmerzen. Die vorliegende Erfindung ist ein Screening-Verfahren für Aktivatoren des S1P-Rezeptors, einschließlich FTY720, die die Sensibilisierung von nozizeptiven Neuronen im Rückenmark herabregulieren und daher einen neuen Ansatz zur Linderung von Traumata oder Schmerzen bieten.

Lipid Rezeptor-Agonisten als Analgetika

© Fraunhofer IME | Sebastian Zinn, Michael Parnham

Viele entzündliche Lipidmediatoren wirken auf mehrere Rezeptoren, um Entzündungszellen zu stimulieren. Einer dieser Mediatoren wirkt auch bei niedriger Affinität auf Rezeptoren, die in Ganglienzellen im Rückenmark stark exprimiert werden. Die Erfindung betrifft die Erkenntnis, dass Agonisten des Lipidrezeptors mit niedriger Affinität die Sensibilisierung von nozizeptiven Neuronen im Rückenmark herabregulieren und daher einen neuen Ansatz zur Schmerzlinderung bieten.

Neuartige Inhibitoren zur Behandlung von Chemotherapie-induzierten neuropathischen Schmerzen

© Fraunhofer IME | Marco Sisignano

Forschungsergebnisse haben gezeigt, dass die zytotoxische Arzneimitteltherapie ein spezifisches Cytochromprotein induziert, das große Mengen eines Mediators produziert, der die spezifischen Ionenkanäle in nozizeptiven Neuronen sensibilisiert. Dieses neue Verfahren beinhaltet die Verwendung von Arzneimitteln, die die Funktion des überexprimierten Proteins hemmen und somit die durch Chemotherapie induzierte Sensibilisierung der neuronalen Ionenkanäle reduzieren. Diese Maßnahme eröffnet einen neuen Ansatz für die Therapie neuropathischer Schmerzen, deren Behandlungsmöglichkeiten begrenzt sind.

Rekombinantes B7-H1 Fusionsprotein als Therapiekonzept für das Multiorganversagen bei Sepsis

© Fraunhofer IME | Andreas von Knethen

Die Erfindung betrifft ein Fusionsprotein aus dem extrazellulären Teil eines immuninhibitorischen Rezeptors und einem humanen Immunglobulin, das zur Therapie von Sepsis verwendet wird. Der inhibitorische Rezeptor bindet an einen Liganden auf zytotoxischen T-Zellen und die Spezifität des Fusionsproteins kann durch Einbau eines Bindungspeptids erhöht werden, das für zytotoxische T-Zellen selektiv ist. Der Hauptvorteil dieses Fusionsproteins besteht darin, dass es hemmende B7-H1 (PD-L1)-Moleküle in Organen ersetzt, die während der Sepsis verloren gehen, und eine verlängerte Toleranz induziert und nicht nur die Hemmung von zytotoxischen T-Zellen. Das therapeutische Protein bietet somit mehr als nur eine akute Entzündungshemmung.

Antagonist des nukleären Hormonrezeptors PPARγ für die Sepsis-Therapie

© Fraunhofer IME | Thales Kronenberger, Tilo Knape

Die vorliegende Erfindung betrifft eine neue Verbindung und ihre Derivate. Bei den Verbindungen handelt es sich um selektive, kompetitive Peroxisom-Proliferator-aktivierte Rezeptor-Gamma (PPARγ)-Antagonisten, die zur Behandlung von mit dem Immunsystem in Zusammenhang stehenden Erkrankungen wie systemischen Entzündungen, Sepsis und septischem Schock angezeigt sind. Der Vorteil des PPARγ-Antagonismus ist die Hemmung der T-Zell-Apoptose und die Verhinderung der »Immunparalyse«. Die Verbindungen sind im Gegensatz zu verfügbaren Substanzen kompetitive Inhibitoren, wodurch die Kontrolle der parenteralen Dosierung erleichtert wird. Die neuen Verbindungen ermöglichen ein sorgfältiges Timing der Sepsis-Therapie, um eine Hypo- und keine Hyperentzündung während der Sepsis zu erzielen.

Rekombinante humane Zytokintherapie bei chronischen entzündlichen Erkrankungen

© Fraunhofer IME | Andreas Weigert

Die Entdeckung eines N-modifizierten Interleukins (N-mod IL-X) als endogener Antagonist mehrerer proinflammatorischer Zytokinrezeptoren eröffnet einen neuen Ansatz für die Therapie chronisch entzündlicher Erkrankungen. Die Erfindung umfasst eine rekombinante Form von N-mod IL-X, die für die therapeutische Verabreichung geeignet ist. Aufgrund seiner antagonistischen Wirkung an mehreren Zytokinrezeptoren stellt es einen einzelnen Wirkstoffkandidaten dar, der verschiedene entzündliche Prozesse mit entsprechendbreiter therapeutischer Aktivität angreift.

Implantat zur verzögerten Freisetzung von therapeutischen Biologika

© Fraunhofer IME | Matthias Wacker

Die Erfindung betrifft die Verwendung einer neuen Implantatformulierung zur subkutanen Applikation, die das Proteinarzneimittel langsam aus dem Implantat freigibt, aber die Stabilität des therapeutischen Proteinarzneimittels beibehält. Die Implantatformulierung bietet die Möglichkeit, die Bioverfügbarkeit von Biologika zu regulieren, wodurch deren Toxizität verringert und die Notwendigkeit häufiger Injektionen umgangen wird.

Neutralisierender Antikörper zur Immunreaktivierung bei Krebserkrankungen

© Fraunhofer IME | Andreas Weigert

Die Entdeckung eines Interleukins, das in Tumoren produziert wird und die Antitumoraktivität einer Reihe von Immunzellen unterdrückt, eröffnet einen neuen Ansatz für die Krebstherapie. Die Erfindung umfasst einen neutralisierenden Antikörper gegendieses Interleukin, der zur therapeutischen Verabreichung geeignet ist. Aufgrund seiner Aktivität in einem experimentellen Tumormodell, das gegen die derzeitige Immun-Checkpoint-Therapie (Anti-PD-1) resistent ist, kann das Zielmolekül für Patienten/Entitäten geeignet sein, die nicht auf Immun-Checkpoint-Blockade ansprechen, sowie für die Verwendung in kombinatorischen Therapieansätzen.

Produktblätter

Translationale Medizin – in vivo Pharmakologie

© Fraunhofer IME | Natasja de Bruin

Wir bieten ein spezialisiertes Spektrum an präklinischen in vivo-Modellen für die Bereiche neurodegenerative Erkrankungen, akute Entzündung; Schmerzen (entzündliche, neuropathische, onkologische und postoperative Schmerzen) und Hauterkrankungen. Zu den ermittelten Variablen gehören direkte Funktions-, Bildgebungs- und Verhaltensanalysen sowie ex vivo immunhistologische, immunologische, zelluläre (z. B. FACS), Rezeptor-, Enzym-, Signal-, Proteom- und Genomprozesse. Diese detaillierte Bewertung ermöglicht eine ausgeprägte Phänotypisierung von Arzneimittelwirkungen.

Verhaltensanalyse in Tiermodellen für die Untersuchung von Substanzwirkungen

© Fraunhofer IME | Mike Schmidt

Tiermodelle haben das Ziel das Wissen über pathophysiologische Mechanismen von Krankheiten zu verbessern und liefern experimentelle Methoden zum Testen neuer Therapien. In diesen Modellen ist es auch relevant, Verhaltensmerkmale wie motorische Fähigkeiten, emotionale Veränderungen und kognitive Leistungsfähigkeit zu charakterisieren, da diese bei Schmerzen und neurodegenerativen Erkrankungen häufig beeinträchtigt sind. Die Ergebnisse können Aufschluss über Nutzen oder Nebenwirkungen von Substanzen geben.

Bleomycin Mausmodell für Systemische Sklerose

© Fraunhofer IME | Mike Schmidt, Martine Hofmann

Systemische Sklerose oder Sklerodermie ist eine entzündlich-rheumatische Bindegewebserkrankung, die durch Fibrose der Haut und verschiedener innerer Organe gekennzeichnet ist. Eines der für Sklerodermie verfügbaren Tiermodelle ist das Modell der durch Bleomycin induzierten Hautfibrose in der Maus. Das Fortschreiten der zellulären Infiltration und Entzündungsreaktion wird in vivo durch das Luminol –induzierte Biolumineszenz-Bildgebungsverfahren gemessen. Zusätzlich wird die histologische Masson-Trichrom-Färbung zur Darstellung der Fibrose genutzt.

Mausmodell für verzögerte Überempfindlichkeitsreaktionen

© Fraunhofer IME | Natasja de Bruin

Allergische Kontaktdermatitis ist eine durch T-Zellen vermittelte Überempfindlichkeitsreaktion (Überempfindlichkeit vom verzögerten Typ oder DTH-Typ IV). Tiermodelle für allergische Kontaktdermatitis und assoziierte Reaktionen eignen sich zum Test neuer therapeutischer Substanzen, bieten aber auch eine Methode, um Hautentzündungen und systemische Immunreaktionen zu untersuchen. Die wichtigsten in-vivo-Outcome-Parameter im DTH-Modell sind die Ohrdicke und die Biolumineszenz-Bildgebung der Myeloperoxidase-Aktivität mit Luminol.

Mausmodell der Imiquimod-induzierten Psoriasis

© Fraunhofer IME | Mike Schmidt, Martine Hofmann

Psoriasis ist eine Autoimmunerkrankung, bei der sich Zellen zu schnell vermehren und auf der Hautoberfläche Schuppen bilden. Psoriasis tritt häufig neben Arthritis oder anderen Gelenkerkrankungen auf. Das Imiquimod (IMQ)-induzierte Psoriasis-Modell entwickelt eine Hautpathologie, die in stark mit der menschlichen Psoriasis korreliert und als potentielles präklinisches Psoriasis-Modell angesehen wird. Die wichtigsten in vivo Outcome-Parameter sind die Dicke von Ohr/Haut, die Biolumineszenz-Bildgebung der Myeloperoxidase-Aktivität mit Luminol sowie der klinische Psoriasis Area and Severity Index (PASI) Score.

Cuprizon-induzierte Demyelinisierung des murinen Corpus callosum – ein Modell für Neurodegeneration bei Multipler Sklerose

© Fraunhofer IME | Mike Schmidt, Martine Hofmann

Die Intoxikation mit Cuprizon ist ein häufig verwendetes Modell zur Untersuchung der experimentellen Remyelinisierung, wobei das Corpus callosum der am häufigsten untersuchte Fasertrakt ist. In diesem Modell werden Mäuse mit dem Kupfer-Chelator Cuprizon gefüttert, der innerhalb von Wochen zur Apoptose von Oligodendrozyten und einer sekundären Demyelinisierung führt. Nach der Entfernung des Toxins kommt es zu einer spontanen Remyelinisierung, sodass das Cuprizon-Modell für die Untersuchung von Substanzen geeignet ist, die eine Demyelinisierung verhindern und/oder eine Remyelinisierung stimulieren können.

Experimentelle Autoimmun-Enzephalomyelitis (EAE) Modelle für Multiple Sklerose

© Fraunhofer IME | Natasja de Bruin

Experimentelle Autoimmun-Enzephalomyelitis (EAE) ist ein weit verbreitetes Nagetiermodell für Multiples Sklerose (MS), aber ein einziges Modell kann nicht alle Merkmale der MS erfassen. Es stehen verschiedene EAE-Modelle zur Verfügung, die zu unterschiedlichen Krankheitsverläufen und klinischen Merkmalen führen. Je nach verwendetem Antigen- und Nagetierstamm entwickeln die Tiere unterschiedliche Krankheitsprozesse. Neben klinischen Bewertungen bieten wir die Möglichkeit, subtilere und objektivere Verhaltensmessungen durchzuführen.

Mausmodelle für entzündliche, nicht-entzündliche und neuropathische Schmerzen

© Fraunhofer IME | Natasja de Bruin

Für die Untersuchung der Nozizeption und verschiedener Arten von Schmerz (entzündliche, neuropathische, onkologische und postoperative Schmerzen) stehen mehrere Tiermodelle zur Verfügung. Unser Ansatz geht über die Verwendung von Standardmessungen hinaus. Wir bieten die Möglichkeit zusätzlich subtilere und objektivere in vivo Messungen durchzuführen, die möglicherweise einen höheren Translationswert aufweisen, wie etwa Messungen des Gleichgewichts, der Motorkoordination, der Muskelkraft, der kognitiven Leistungsfähigkeit und des emotionalen Zustands.

Immunzellfunktionstests

© Fraunhofer IME | Thomas Ulshöfer

Wir bieten eine Vielzahl von  in vitro Immunzellfunktionstests. Der Schwerpunkt liegt auf der Aktivität der Immunzellen. Reifung, Differenzierung, Aktivierung, Polarisation und Proliferation von primären menschlichen Immunzellen (Monozyten, Dendritische Zellen, T-Zellen) werden durchgeführt. Es werden zelluläre, immunologische, biochemische, analytische, proteomische und genomische Techniken nach dem aktuellen Stand der Technik eingesetzt.

Testsysteme zur Bestimmung der Immunogenität

© Fraunhofer IME | Sorwe Mojtahed Poor

Die Einführung von Biotherapeutika war ein wichtiger Meilenstein bei der Behandlung verschiedener chronischer Erkrankungen. Nichtsdestotrotz kann das Immunsystem das verabreichte biologische System als nicht-selbst erkennen und mit der Erzeugung von Antidrug-Antikörpern (ADA) reagieren, einschließlich neutralisierender ADA (nADA). Immunogene Reaktionen können zu einer veränderten Arzneimitteldynamik und Kinetik führen, was zu Änderungen der Sicherheit und Wirksamkeit führt. Daher wird es immer wichtiger, Immunogenitätsparameter wie die biologische Konzentration, die ADA- und die nADA-Konzentration zu bestimmen. Da die FDA empfiehlt, ein Screening und einen Bestätigungstest durchzuführen, wurden zwei Testsysteme für die Bestimmung von nADA und ADA im Serum von mit biologischen Substanzen behandelten Patienten etabliert. Es ist auch wichtig, auszuschließen, dass Co-Medikation und Serumproteine (d. H. RF) nicht mit dem Assay-System in Wechselwirkung treten. Daher wird für die Erstellung von Immunogenitätsassays Patientenserum verwendet. Die Assays können kundenspezifisch angepasst werden.

Toxizitäts-Testsysteme

© Fraunhofer IME | Marina Henke

Es stehen verschiedenste Toxizitätstestsysteme zur Verfügung. Der Schwerpunkt liegt auf Toxizitätstests mit verschiedenen Zelllinien (Kolon-Epithelzellen, Leberzellen, Oligodendrozyten, neuronalen Zellen, Makrophagen, T-Zellen) und primären menschlichen Immunzellen (Monozyten, T-Zellen, B-Zellen). Um die Toxizität zu testen, wird die Wirkung von Verbindungen auf die Viabilität, den Zellzyklus und die Apoptose untersucht. Neben den üblichen Toxizitätsassays bieten wir auch Second-Messenger-Assays an, da Verbindungen, die mit der Freisetzung dieser Botenstoffe interagieren, sehr wahrscheinlich mit Nebenwirkungen einhergehen.

Assays zum Screening und zur Charakterisierung von Substanzen

© Fraunhofer IME | Susanne Schiffmann

Es steht eine Vielzahl von Wirkstoff-Screening-Assays zur Verfügung. Der Schwerpunkt liegt auf zellulären Signalprozessen, Lipidstoffwechsel, neuronalen Zellreaktionen und Immunzellaktivität. Es werden hochmoderne immunologische, zelluläre, genomische, proteomische und biochemische Assays sowie moderne Techniken für die Metabolomanalyse eingesetzt. Darüber hinaus bieten wir einen Zellbarriere-Assay an, mit dem die Blut-Hirn-Schranke oder die Darmbarriere simuliert werden kann.

Testsysteme für Zellbarrieren

© Fraunhofer IME | Thomas Ulshöfer

Testsysteme für Zellbarrieren werden verwendet, um das pharmakokinetische Potenzial von Wirkstoffkandidaten zu untersuchen. Der Zellbarriere-Assay kann die Blut-Hirn-Schranke oder die Darmbarriere simulieren. Dieses Modell erlaubt die Bestimmung des apparenten Permeabilitätskoeffizienten (Papp) und ob Testsubstanzen die Funktionalität von Zell-Zell-Verbindungen (tight-junctions) beeinflussen.

Biometrisches Telemetrie-System für Tiere

© Fraunhofer IME | Tilo Knape

Um pathophysiologische Vitalparameter-Veränderungen im Verlauf von Krankheiten und deren Bedeutung für Krankheiten besser zu verstehen, bieten wir ein biometrisches Telemetrie-System zur in vivo Messung von Blutdruck, EKG, Herzfrequenz, Temperatur und Aktivität. Dieses Echtzeit-Verständnis ermöglicht es, gezielt neue Therapieansätze zu entwickeln und bestehende Ansätze zu optimieren. Die Transmitter werden chirurgisch in Labortiere implantiert, um Datenänderungen zu erfassen. Sie erkennen interne Tiermerkmale, verarbeiten die Informationen zu Daten, die anschließend extern verarbeitet werden können.

Zökum-Ligation und –Punktion Tiermodell für Sepsis

© Fraunhofer IME | Tilo Knape

Systemische Entzündung oder Sepsis ist eine Reaktion des Immunsystems auf intensive und massive Infektionen. Um die Pathophysiologie der menschlichen Sepsis zu untersuchen, verwenden wir das Tiermodell der polymikrobiellen septischen Peritonitis: die Zökum-Ligation und -Punktion (CLP). Dieser Test ist derzeit das am weitesten verbreitete Tiermodell zur Untersuchung des systemischen Entzündungsreaktionssyndroms (SIRS), der Sepsis und des septischen Schocks, da er das Fortschreiten und die Merkmale der menschlichen Sepsis eng nachahmt.

Durchflusszytometrie-basierter FRET-Assay zur Analyse von Protein-Protein-Interaktionen

© Fraunhofer IME | Tilo Knape

Die detaillierte Charakterisierung von Protein-Interaktionen ist wichtig, um Krankheitsentwicklungen und neue therapeutische Ziele zu identifizieren und um Arzneimittel-induzierte Änderungen von Protein-Interaktionen nachzuweisen. Wir haben einen durchflusszytometrischen FRET-Assay zur molekularen Verifikation von Protein-Interaktionen entwickelt. Er kombiniert erstmals die Identifizierung/Charakterisierung der Bindungsintensität/-affinität in einem HTS-System in lebenden Zellen. Seine verbesserte Empfindlichkeit ermöglicht die Identifizierung neuer therapeutischer Ziele von Erkrankungen und die Charakterisierung von Wirkstoffbindungsprofilen.

Sepsisforschung am Fraunhofer IME

© Fraunhofer IME | Andreas von Knethen

Aktuelle Sepsis-Therapieansätze konzentrieren sich auf lebenserhaltende Maßnahmen, auf die Hemmung der Hyperentzündung durch Medikamente und auf zytotoxische Mechanismen, um das Fortschreiten der Krankheit zu unterdrücken. Trotz großer Fortschritte nehmen die Sepsis-Inzidenz und -Mortalität weiter stark zu. Es besteht daher ein großer Bedarf an neuen Methoden zur Diagnose, Prävention und Behandlung von Sepsis. Das Fraunhofer IME entwickelt neuartige Medikamente und Therapieansätze, um die T-Zell-Depletion und das multiple Organversagen bei Sepsis zu verhindern. Darüber hinaus erforscht das Fraunhofer IME neue spezifische und sensitive Sepsis-Biomarker.

Biomedizinische Analytik – LC-MS/MS

© Fraunhofer IME | Nerea Ferreirós Bouzas

Wir nutzen moderne analytische Plattformen (LC-MS/MS und LC-HRMS) um endogene und exogene kleine Moleküle in komplexen biologischen Matrizes zu analysieren. Unser Ziel ist die Quantifizierung von Analyten, wie zum Beispiel Arzneimitteln oder Signalmolekülen, um diese in pharmakokinetischen Studien zu untersuchen oder deren Rolle in der Entwicklung, dem Verlauf sowie der Behandlung von Krankheiten aufzuklären.