Neue Wirkstoffkandidaten zur Bekämpfung bakterieller Biofilme identifiziert

Das Biotechnologieunternehmen 4SC AG gab heute die Identifizierung von Wirkstoffkandidaten bekannt, die bakterielle Biofilme auf neuartige Weise bekämpfen. Eine wesentliche Voraussetzung für die Entstehung bakterieller Biofilme, wie sie z. B. bei Mukovsizidose-Patienten auftreten, ist häufig die Verständigung von Mikroorganismen über ein interzelluläres Kommunikationssystem, welches als „Quorum Sensing“ bezeichnet wird. Die von der 4SC identifizierten Wirkstoffe sind in der Lage, dieses Kommunikationssystem zu blockieren und stellen damit eine neuartige antibakterielle Behandlungsstrategie dar. Im Gegensatz zu konventionellen antibiotischen Therapieformen weist diese keine toxischen Effekte auf und birgt nur ein geringes Risiko der Resistenzentwicklung. Die Forschungsarbeiten erfolgten in Zusammenarbeit mit dem Lehrstuhl für Mikrobiologie (Technische Universität München) und werden fortgesetzt, um die identifizierten Leitsubstanzen zu optimieren. Bei der gezielten Suche nach Wirkstoffen, die das Quorum Sensing stören, verknüpft die 4SC ihre selbst entwickelte virtual-high-throughput-screening technology (virtuelle Hochdurchsatztestsystem-Technologie, VHTS) mit modernsten medizinal- und synthesechemischen Methoden. Die Wirksamkeit der identifizierten Substanzen untersucht anschließend der Lehrstuhl für Mikrobiologie mit biologischen Testsystemen.

„Diese Forschungsergebnisse belegen nachdrücklich die breite Anwendbarkeit und Effektivität der 4SC eigenen Technologie-Plattform bei der Entwicklung von Wirkstoffen“, sagte Gerhard Keilhauer, COO der 4SC. „Die neuen Entdeckungen erhöhen den Wert unserer Pipeline an therapeutischen Produkten signifikant und bestätigen unser Vorhaben, Wirkstoffkandidaten außerhalb unserer Kernbereiche auszulizensieren.“

Mit der Entdeckung nicht toxischer, antibakteriell wirksamer Quorum Sensing Inhibitoren steht eine neuartige und zugleich attraktive Strategie zur Verfügung, da die Bildung von bakteriellen Biofilmen und vielen anderen Virulenzfaktoren häufig über ein Zell-Zell-Kommunikationssystem reguliert wird. Viele Gram-negative Bakterien, wie z. B. Pseudomonas aeruginosa und Burkholderia cepacia, die beide eine wichtige Rolle bei der Mukoviszidose spielen, kontrollieren ihre Pathogenität und die Entstehung von Biofilmen in einem Zelldichte-regulierten Prozess, der Homoserinlaktone als interzelluläre Signalmoleküle verwendet. Indem die Quorum Sensing Inhibitoren diesen Kommunikationspfad blockieren, können zuvor gefährliche Bakterien ihre pathogenen Eigenschaften verlieren. Im Gegensatz zu bakterioziden bzw. bakteriostatischen Agenzien beeinflussen Quorum Sensing Inhibitoren nicht das Zellwachstum, sondern verhindern die Umwandlung von harmlosen planktonischen Bakterien in aggressive Biofilm-Organismen. Aufgrund des sehr geringen Selektionsdruckes, der hierdurch auf die Organsimen ausgeübt wird, sind Resistenzen eher unwahrscheinlich. Da die identifizierten Quorum Sensing Inhibitor-Moleküle zudem keine toxischen Eigenschaften aufweisen, eignen sie sich für ein weites Anwendungsspektrum.

„Die identifizierten Substanzen könnten nicht nur im medizinischen Bereich eingesetzt werden, wo bakterielle Biofilme etwa 65 Prozent aller bakteriellen Infektionskrankheiten verursachen, sondern auch überall dort, wo Biofilme Schäden jeglicher Art hervorrufen, wie z. B. in industriellen und umwelthygienischen Anwendungen,“ ergänzte Keilhauer. „Aufgrund der fehlenden Toxizität prädestinieren sich die Inhibitoren für diese Bereiche als antibakterielle Agenzien. Wir suchen nun aktiv nach Kooperationspartnern für den Einsatz dieser vielversprechenden Substanzen in therapeutischen und industriellen Bereichen.“

Die 4SC AG ist ein Biotechnologieunternehmen, das die Entwicklung von neuen Therapeutika in Bereichen mit bisher unzureichender Medikamentierung durch informationsbasiertes Design deutlich beschleunigt. Durch die Kombination von biologischen Aktivitätstests, kombinatorischer Chemie und computerbasiertem Screening ist die 4SC in der Lage, die Lücke zwischen neuen Krankheitstargets und aktiven Leitsubstanzen zu schließen. Die proprietäre, auf Computermethoden basierende virtual-high-throughput-screening Technologie (VHTS) von 4SC kann auf der Grundlage von Proteinstrukturen oder der Aktivität existierender Verbindungen biologische Aktivitäten vorhersagen und so wesentlich höhere Erfolgsraten erzielen als traditionelle Screening-Methoden. Die Technologie bietet die einzigartige Möglichkeit, zwei Millionen Verbindungen der ständig wachsenden Substanzdatenbank des Unternehmens innerhalb von 24 Stunden zu screenen. Durch diese Kombination von Techniken ist 4SC in der Lage, Engpässe bei Synthese und biologischem Test zu vermeiden und führt so zu einer beschleunigten Auswahl von vielversprechenden Medikamenten-Kandidaten bei drastisch reduzierten Kosten. 4SC hat proprietäre neue Leitstrukturen zur Behandlung von Parasitosen einschließlich Malaria synthetisiert und konnte weitere 20 Proteine als Drug Discovery Targets zur Behandlung einer Reihe von Krankheiten wie Schlaganfall und Asthma identifizieren. Das Unternehmen hat seinen Sitz in Martinsried bei München und beschäftigt 52 Mitarbeiter.