Die in ihrer Bedeutung stark gewachsene Biodiversitätsforschung ist bisher überwiegend organismisch und ökologisch ausgerichtet. Große technisch-methodologische Fortschritte erlauben es nun, Biodiversitätsforschung genomisch und damit zugleich stärker anwendungsorientiert auszurichten. Das neue LOEWE-Zentrum für Translationale Biodiversitätsgenomik (LOEWE-TBG), das insgesamt mit 17,6 Millionen Euro vom Land Hessen gefördert wird, soll die grundlegende Erforschung der Genome einer breiten Organismenvielfalt mit der Entwicklung anwendungsfähiger Dienstleistungen und Produkte verbinden. Entsprechend liegt der zentrale Fokus von LOEWE-TBG darauf, die genomische Vielfalt als basale Ebene der Biodiversität für die Grundlagen- und angewandte Forschung zugänglich und nutzbar zu machen.

An dem Joint Venture unter Federführung der Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung beteiligen sich die Goethe-Universität Frankfurt, das Fraunhofer Institut für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie IME mit den Projektgruppen Translationale Medizin und Pharmakologie in Frankfurt sowie Bioressourcen in Gießen und die Justus-Liebig-Universität Gießen.

Prof. Dr. Andreas Vilcinskas, Leiter der Fraunhofer IME Projektgruppe Bioressourcen und Koordinator des LOEWE-Zentrums Insektenbiotechnologie, beschäftigt sich im Rahmen des LOEWE-TBG im Teilprojekt »Animal Venomics« mit der systematischen Erschließung von Tiergiften als Bioressource für neue Wirkstoffe. Für diesen Zweck werden Genome bzw. Transkriptome von Gifttieren sequenziert und mit bioinformatischen Methoden analysiert. Ziel ist die Identifikation von Genen, die für bisher unbekannte Peptide oder Proteine kodieren. Diese werden synthetische hergestellt und auf ihr Potenzial zur Behandlung von u.a. Infektionskrankheiten, Diabetes und Krebs getestet. Schätzungen gehen davon aus, dass von den über 170.000 bekannten Gifttieren über 20 Millionen Substanzen produziert werden, von denen bisher nur 5.000 untersucht wurden. Insgesamt 16 Medikamente, die auf der Basis von Wirkstoffen aus Tiergiften entwickelt wurden, sind auf dem Markt.

Die Fraunhofer IME Projektgruppe TMP im LOEWE-Zentrum Translationale Medizin und Pharmakologie TMP untersucht in einem translationalen Ansatz systematisch die in LOEWE-TBG identifizierten Peptide und Proteine (Naturstoffe) auf ihre Wirksamkeit für biomedizinische Anwendungen. Dafür werden die Naturstoffe zunächst in High-Throughput-Screens hinsichtlich ihres Einflusses auf krankheitsrelevante, zelluläre Prozesse untersucht. Vielversprechende Naturstoffe werden dann in maßgeschneiderten, komplexen in vitro-Testsystemen umfassend charakterisiert, um potenzielle therapeutische Wirkstoffkandidaten identifizieren zu können. Die so selektionierten Naturstoffe werden in in-vivo Modellen hinsichtlich ihrer Wirksamkeit bei verschiedenen Indikationen wie z. B. Krebs, Diabetes, Schmerz und Autoimmunerkrankungen geprüft.

»Fraunhofer trägt mit seinen Kapazitäten für pharmakologisches Substanz-Screening maßgeblich dazu bei, möglicherweise biomedizinische wirksame Naturstoffe umfassend zu charakterisieren und translational weiter zu entwickeln,« so Prof. Dr. Dr. Gerd Geisslinger, Geschäftsführende Direktor des Fraunhofer IME und Leiter der Fraunhofer IME Projektgruppe TMP.

Neben der Beteiligung am LOEWE-TBG ist die Projektgruppe TMP auch an den neu bewilligten Forschungsverbünden »DRUID– Novel Drug Targets against Poverty-Related and Neglected Tropical Infectious Diseases« und »CePTER – Center for Personalized Translational Epilepsy Research« beteiligt. Während die Wissenschaftler bei DRUID in erster Linie für das Substanz-Screening verantwortlich sind, wird in CePTER die Validierung neuer Targets zur Diagnose und Therapie der Epilepsie durchgeführt.