CNATM

Cluster zur Entwicklung neuer Nukleinsäure-basierter Therapien

Die Corona-Pandemie hat mit der Erzeugung RNA-basierter Impfstoffe (Vakzine) eine neue Phase im Bereich der Vakzin-Entwicklung eingeleitet. C-NAT^M widmet sich der Entwicklung neuer Medikamente und Vakzine der nächsten Generation auf der Basis von Nukleinsäuren. Die neue Substanzklasse soll bahnbrechende Behandlungserfolge bei bisher unbehandelbaren Krankheiten ermöglichen.

Entwicklung neuer RNA-basierter Medikamente C-NATM-Cluster

Entwicklung neuer RNA-basierter Medikamente am C-NATM-Cluster; © ICEM, LMU München

Hintergrundinformationen zum Zukunftscluster CNATM

Mit den folgenden Texten stellt sich der Zukunftscluster CNATM persönlich vor.

Die Vision

C-NAT^M schafft ein Netzwerk, aus dem heraus neuartige nukleinsäure-basierte Wirkstoffe und Vakzine der nächsten Generation entwickelt werden sollen. Bislang haben sich Nukleinsäuren der Medikamentenentwicklung entzogen. Vor allem das „delivery“, also die Einschleusefunktion der Nukleinsäuren sowie deren Stabilisierung hat die Medikamenten-Entwicklung verhindert. Neueste Entdeckungen auf dem Gebiet der mRNA-Vakzine, aber auch im Bereich Nukleinsäure-Therapien, lassen nun hoffen, dass bald Nukleinsäuren als neue „Waffen“ im Kampf gegen bislang unbehandelbare Krankheiten zur Verfügung stehen. Die Möglichkeit, Nukleinsäuren hochspezifisch und theoretisch vorhersagbar designen zu können, eröffnet in der Medizin ganz neue Therapieansätze. Es gibt keine Substanzklasse, die besser zur personalisierten Medizin passt als Nukleinsäuren. Der Zukunftscluster möchte den Nukleinsäure-Therapien auf breiter Front zum Durchbruch verhelfen. Neue „Prodrug“-Konzepte sollen für die Entwicklung der Substanzklasse als anti-virale, anti-Krebs- oder als Immunmodulatoren entwickelt werden. Nukleinsäuren werden im Cluster entweder als neuartige siRNAs (small interfering ribonucleic acids) oder Antisense-Oligonukleotide (kurzkettige, synthetische, einzelsträngige Nukleinsäuren) bearbeitet. Die gezielte chemische Modifikation der Nukleinsäuren mit den Methoden der Click-Chemie, bei der viele kleinere Einheiten als zusammensetzbare Lösung eines Problems synthetisch hergestellt werden, soll hierbei auch eine zielgerichtete Anbindung am Wirkort und das Eindringen der Substanzen in Zellen ermöglichen. Die neuen Möglichkeiten sollen dann zur Erzeugung neuer mRNA-Vakzine der nächsten Generation genutzt werden. Flankiert werden diese Ansätze daher durch die Entwicklung neuer Lipid- und Polymerstrategien zum gezielten Einschleusen der Nukleinsäuren in Zellen.

Zur Erreichung der Ziele arbeiten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus ganz unterschiedlichen Disziplinen zusammen. Forschende der Chemie entwickeln neue Nukleinsäurechemie. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Biochemie und Zellbiologie erforschen Wirkorte und Wirkprinzipien. Pharmazeutinnen und Pharmazeuten übernehmen die Prüfung der Wirksubstanzen und Forschende der Polymerchemie entwickeln neue „Delivery“-Strategien. Die Medizinerinnen und Mediziner im Cluster fokussieren die wissenschaftlichen Anstrengungen auf die Bereiche mit den höchsten ungedeckten medizinischen Bedarfen (sog. unmet medical needs).

Deutschland hat mit der Entwicklung der ersten mRNA-Vakzine aktuell einen kleinen Vorsprung in der Medikamentenentwicklung, der fortlaufend ausgebaut und weiterentwickelt werden soll.

Die Basis

Nukleinsäure-basierte Therapien stellen eine existenzielle Chance für Deutschland dar. Während der Fokus der Pharmaforschung traditionell auf niedermolekularen Verbindungen und Proteinen als Arzneistoffe liegt, erleben wir nun im Bereich der Nukleinsäuren einen epochalen Paradigmenwechsel. Dieser manifestiert sich eindrücklich in der extrem schnellen Entwicklung von mRNA-Impfstoffen gegen SARS-CoV-2. Statt der üblichen 10–15 Jahre brauchte das mRNA-Vakzin von BioNTech/Pfizer gerade einmal zehn Monate vom Entwicklungsstart bis zur ersten Zulassung. Hinzu kommen technologische Quantensprünge, durch die eine Fülle von Nukleinsäuren als therapeutische Zielstrukturen aufgedeckt wurden. Tausende nicht-kodierende RNAs wurden kürzlich entdeckt und für viele davon konnte der Nutzen einer therapeutischen Manipulation, u. a. durch die Beteiligten im C-NAT^M-Cluster, nachgewiesen werden.

Als Targets, also Biomoleküle mit Wirkstoffübertragung wie etwa Arzneistoffe, bieten Nukleinsäuren gegenüber der konventionellen Arzneimittelentwicklung eine Reihe grundsätzlicher Vorteile:

1. Die Anzahl an Targets erweitert sich.

2. Prinzipiell können gegen all diese Targets hochspezifische Inhibitoren, also Hemmstoffe, entwickelt werden.

3. Wie die Sars-CoV2-Vakzine eindrucksvoll beweisen, können auch komplexe RNA-Moleküle im Großmaßstab synthetisiert und rasch angepasst werden, was in der Onkologie (Tumor- und Krebstherapie) von entscheidendem Vorteil ist.

4. Da Nukleinsäuren als Therapeutika durch spezifische Anlagerung an ihre Nukleinsäure-Targets wirken, ist die Entwicklung von Wirkstoffen in einem Bruchteil der notwendigen Zeit der konventionellen Arzneimittelentwicklung möglich.

Es stehen somit heute nie dagewesene Möglichkeiten zur Verfügung, um Nukleinsäuren als hochinnovative Therapien zu entwickeln.

Die Konzeptionsphase

Der Schwerpunkt der Arbeiten des Zukunftsclusters C-NAT^M liegt auf der Entwicklung nukleinsäure-basierter Therapeutika und Vakzine. In der Konzeptionsphase sollen dazu Anwendungsmöglichkeiten (Translationsthemen) identifiziert und validiert werden. Um die jeweilige Translationsthematik wird eine dynamische initiale Translationsgruppe zusammengestellt, die Meilensteine definiert und das Projekt bis zum Proof of Concept, also dem Beleg der Durchführbarkeit, entwickelt. Entscheidend ist, dass die zur Verfügung gestellten Mittel in ein konkretes Translationsprojekt investiert werden und nicht einzelnen Gruppen zugeordnet werden.

Die beiden Münchner Universitäten LMU und TUM arbeiten hierzu in C-NAT^M mit dem Helmholtz-Zentrum für Gesundheitsforschung München und den international tätigen Firmen Roche Diagnostics, Sanofi Genzyme und Curevac zusammen. Darüber hinaus wird C-NAT^M von hochinnovativen, auf dem Nukleinsäuregebiet forschenden Biotech-Firmen in der Münchner Region wie der Baseclick GmbH, Ella, Metabion, Ethris, XL-Proteins, Dynamic Biosensors, Tubulis und Metabion unterstützt.

Koordiniert wird der Zukunftscluster durch ein zentrales Managementteam um die beiden Sprecher Thomas Carell (LMU) und Stefan Engelhardt (TUM).

Auf einen Blick

Projektlaufzeit: 01.10.2021 bis 31.03.2022
Zuwendung des Verbundes: 65.234,41€ inkl. Projektpauschale
Zuwendungsempfänger: Ludwig-Maximilians-Universität München, Technische Universität München
Weitere Partner, die die Arbeiten der Konzeptionsphase unterstützen:
Bayerisches Staatsministerium für Wissenschaft und Kunst; Bio^M und Granzer Regulatory Consulting & Services als Mitglieder im Lenkungskreis; Helmholtz-Zentrum für Gesundheitsforschung in München; Roche Diagnostics, Sanofi Genzyme, Baseclick GmbH, Ella, Metabion, Ethris, XL-Proteins, Dynamic Biosensors, Tubulis, Metabion

Beitrag zur Hightech-Strategie (HTS) 2025

C-NAT^M hat das Ziel, Nukleinsäuren als neue Schlüsseltechnologie in der ganzen Breite für Therapie- und Vakzinkonzepte zu entwickeln. Im Verbund mit Industriepartnern wird C-NAT^M einen hochinnovativen und weltweit führenden industriellen Schwerpunkt auf dem Gebiet der Nukleinsäure-Therapeutika etablieren.

Damit verfolgt C-NAT^M mehrere Kernziele der Hightech-Strategie 2025:

Im Handlungsfeld 1 „Gesundheit und Pflege“ den Unterpunkt „Krankheiten vorbeugen und heilen“, indem C-NAT^M Nukleinsäuren in der ganzen Breite als neue Therapie- und Vakzinkonzepte entwickelt. „Medizinische Fortschritte schneller zum Patienten bringen“, weil Nukleinsäuren eine neue Ära in der Wirkstoff-Forschung einleiten, in welcher Therapeutika wesentlich schneller, gezielter und wirksamer entwickelt werden können. „Wirkstoffe entwickeln, Infektionen bekämpfen und Forschung zu globaler Gesundheit stärken“, da C-NAT^M sich auf die Entwicklung und Anwendung von Nukleinsäuren auf Krankheitsschwerpunkte konzentriert, die zu den dringlichsten Problemen im Gesundheitssektor zählen.

Im Handlungsfeld 2 „Zukunftskompetenzen“ den Unterpunkt „Technologie“, da C-NAT^M Schlüsseltechnologien im Bereich der Nukleinsäure-Therapeutika als Motor für Innovationen nutzt und damit Deutschland an die Spitze des technologischen Fortschritts verhilft sowie Technologiepipelines im Gesundheitssektor füllt.

Im Handlungsfeld 3 „Zusammenarbeit und Transfer“ die Unterpunkte „Wissenstransfer“, „Mittelstand“ und „Netzwerke“, da C-NAT^M die gesamte Wertschöpfungskette bei der Entwicklung von Nukleinsäure-Therapeutika durch Vernetzung der im Großraum München vorhandenen Expertise in diesem Bereich bündeln, stimulieren und rasch amortisieren will.

Umsetzungsphase I

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Hintergrundinformationen zum Zukunftscluster CNATM

Auf einen Blick

Aktuell bewilligte Umsetzungsphasenprojekte und darin geförderte Partner (in alphabetischer Reihenfolge):

CNATM: Antisense-Oligonukleotide und andere Nukleinsäuretherapeutika (Verbundprojekt 2)

CNATM: Chemisch modifizierte Nukleoside, Nukleotide und Oligonukleotide als Therapeutika und Vakzine (Verbundprojekt 1)

CNATM: Innovationsbegleitende Maßnahmen (Verbundprojekt 4)

CNATM: Peptid-Nukleinsäuren als Antiinfektiva (Verbundprojekt 3)