ADSI nutzt die Intelligenz der Natur zur Medikamenten-Forschung

ADSI, das Austrian Drug Screening Institute, ist ein Forschungsunternehmen der Leopold-Franzens-Universität Innsbruck (LFUI).  Das Unternehmen widmet sich dem Drug Screening, also der systematischen Suche nach neuen Wirkstoffen. Diese sollen helfen Krebs, Entzündungen und Stoffwechselerkrankungen wirksam und schonend zu behandeln.

Der Natur auf der Spur

  • ADSI durchforstet als weltweit einziges Screening-Institut ausgewählte Naturstoffe und profitiert dabei von der Expertise der Bionorica SE.
  • Krankheiten werden in ausgeklügelten Testsystemen so naturnah nachgebildet, dass sich die im Labor erfolgreichen Wirkstoffe auch später im Patienten bewähren.

Firmenprofil

High Content Screening mit maßgeschneiderten klinikrelevanten Assays

ADSI, das Austrian Drug Screening Institute, ist ein neues Forschungsunternehmen der Leopold-Franzens-Universität Innsbruck (LFU) und bietet Auftragsforschung für Unternehmen und akademische Forschungsinstitute. Das Besondere am ADSI ist zum einen, dass zellbasierte Assays so maßgeschneidert werden, dass sie besonders klinikrelevant sind. Zum anderen werden diese Assays mit High Content Content Screening hinsichtlich möglichst vieler Parameter ausgelesen. Damit lassen sich fokussierte Substanzbibliotheken für verschiedenste medizinische Fragestellungen schnell und systematisch nach wirksamen Kandidaten (Hits) durchsuchen.

Wirkstoffkandidaten mit besseren Chancen

ADSI beschränkt sich dabei nicht auf die Beantwortung der Frage: wirkt oder wirkt nicht. ADSI liefert die Erklärung, wie und warum eine Substanz wirkt und ob Nebenwirkungen zu erwarten sind. Mit diesen Informationen lassen sich die Chancen von Wirkstoffen für die klinische Prüfung besser beurteilen. Somit bietet das ADSI nicht nur eine ideale Plattform zum Auffinden von Wirkstoffkandidaten sondern auch eine besondere Umgebung, um erste Hits aus einem vorangegangenen High Throughput Screening genauer zu charakterisieren und weiterzuentwickeln (Hit to Lead).

Cokulturen, Analytik und Toxizitätstests

Die besonderen Stärken des ADSI zeigen sich dabei auf allen Ebenen der frühen Wirkstoffentwicklung:

  • Spezielle Extraktionsverfahren und chemische Analytik ermöglichen es, die Herstellung von wirkungsvollen Substanzgemischen, insbesondere Pflanzenextrakten, zu optimieren.
  • Das Screening von Cokulturen, die aus verschiedenen Zelltypen bestehen, wird unter kontrollierten Sauerstoffbedingungen durchgeführt. Dabei werden die Zellsysteme auch über längere Zeit mit modernsten Analysemethoden verfolgt, um sowohl den Einfluss von Testsubstanzen auf Zell-Kommunikation und Signalweiterleitung zu erforschen als auch aufzuklären, was mit den Testsubstanzen im Zellmetabolismus passiert.
  • Toxikologische Tests geben erste Auskünfte über die Verträglichkeit von Testsubstanzen. So ergibt sich ein tiefgehendes, aussagekräftiges und für die weitere Entwicklung richtungsweisendes Screening-Resultat.

Leitung und Kooperationen

ADSI geht auf die Initiative des Zellbiologen Prof. Lukas Huber, Leiter des Biozentrums der Medizinischen Universität Innsbruck, und Prof Günther Bonn, Leiter des Instituts für Analytische Chemie und Radiochemie der Leopold-Franzens-Universität sowie der Firma Bionorica zurück. ADSI wird von Prof. Bonn und Prof. Huber wissenschaftlich geleitet.

Die Firma Bionorica nutzt als erstes Partnerunternehmen das Screening-Angebot des Instituts für die Entwicklung von wirksamen Pflanzenextrakten für die Phytomedizin, so dass sich ADSI durch besondere Expertise im Screening von Naturstoffen auszeichnet. Weitere Partnerschaften mit Unternehmen und öffentlichen Forschungseinrichtungen werden im Rahmen einer public private partnership angestrebt.

ADSI proftiert dabei auch von der Nähe zu den Innsbrucker Kliniken und von der engen Zusammenarbeit mit dem Zentrum für personalisierte Krebsforschung Oncotyrol, in dem erfolgversprechende Leitstrukturen mit Firmenpartnern in die präklinische und klinische Entwicklung geführt werden können.

Entstehung

In Innsbruck wurden in den letzten zehn Jahren starke Schwerpunkte in der Grundlagenforschung sowohl im Bereich Zellbiologie/Onkologie als auch im Bereich Analytik/Proteomik aufgebaut. Diese wurden und werden ergänzt durch industrienahe angewandte Forschung im Zentrum für personalisierte Krebsmedizin Oncotyrol, in GEN-AU und EU-Forschungsprojekten zu Proteomik oder Onkologie, sowie in langjährigen Kooperationen mit der Bionorica Research GmbH. Das Austrian Drug Screening Institut ist auf diesen Grundlagen entstanden.

Es wurde von Prof. Günther Bonn (Institut für Analytische Chemie und Radiochemie der Leopold Franzens Universität Innsbruck), Prof. Lukas Huber (Institut für Zellbiologie am Biozentrum der Medizinischen Universität Innsbruck), Prof. Michael Popp (Bionorica Research GmbH) und dem Land Tirol ins Leben gerufen. Die Österreichische Akademie der Wissenschaften hat ADSI international evaluiert, sowohl rein wissenschaftlich als auch durch Vertreter internationaler Konzerne und ist Schirmherrin des ADSI. Als Standort wurde das Forschungsgebäude Innrain 66a ausgesucht wegen seiner unmittelbaren Nähe zum Universitätscampus, dem Krebsforschungszentrum Oncotyrol sowie weiteren Institutionen und Unternehmen im Life-Science Bereich.

Mit Mitteln des Landes Tirol wurden bis Mitte Oktober 2012 die infrastrukturellen Anpassungen durch die Tiroler Landeskrankenanstalten (TILAK) durchgeführt und abgeschlossen. Anschließend konnte der Maschinenpark, der über das Jahr zuvor sorgfältig ausgewählt und getestet wurde, aufgestellt werden. Die offizielle Eröffnung des ADSI fand am 27.11.2012 statt.

Hintergrund

Erfolgreichere Medikamenten-Entwicklung

Ein neues Medikament zu entwickeln ist eine kostspielige Angelegenheit. Ein Medikament auf den Markt zu bringen dauert im Durchschnitt mehr als zehn Jahre und kostet mindestens eine Milliarde Dollar. Ein wichtiger Grund für die enormen Kosten ist, dass viele Wirkstoffe erst spät in der Entwicklung scheitern, rund die Hälfte sogar erst in der letzten klinischen Testphase. Und die Durchfallraten steigen weiter an, wie eine Analyse des Centre for Medicines Research in Großbritannien ergab. Die Hauptgründe für das Scheitern sind mangelhafte Wirksamkeit und Sicherheit (Nature, vol. 477, 526-528).

In den 90er Jahren waren große Erwartungen in die Kombination aus High Throughput Screening (HTS) und kombinatorische Chemie gesetzt worden. Die Pharmafirmen investierten in vollautomatisierte Roboter-Straßen, um immer größere Substanzbibliotheken in immer kürzerer Zeit durchzutesten. Die schiere Masse an chemisch synthetisierbaren Testsubstanzen sollte die Suche nach neuen Wirkstoffen revolutionieren. Die Erwartungen waren so hochgeschraubt, dass sie nur enttäuscht werden konnten. So titelte das Wall Street Journal am 24.2.2004  „Drug Industry’s Big Push Into Technology Falls Short“. Obwohl die Ausgaben der Pharmaindustrie für teure Technologien in der Forschung kontinuierlich anstiegen, war die Zahl neu zugelassener Medikamente gesunken.

Die Kombination macht’s: Chemie, Biologie und Robotik

Die Chemical & Engineering News (Vol. 82, 23-32) zitierte einen Pharma-Manager mit der Einsicht: „Pharma has gone through periods of thinking chemistry is all-important, or biology is all-important, or robots are all-important. They are coming to realize that you need a mixture of all of them. You need to have both the chemistry and the biology to know what’s going on…This isn’t a numbers game, and you really have to understand what you are doing.” Seitdem ist der Drug Discovery Prozess im Wandel. Die Zusammenarbeit von Pharmaindustrie mit kleineren Partnern erweist sich als besonders erfolgreich (Nature Reviews Drug Discovery 7, 197-198).

Diesen Erkenntnissen wird im Austrian Drug Screening Institute ADSI in Innsbruck perfekt Rechnung getragen, sowohl in der Struktur als Public Private Partnership als auch in der wissenschaftlichen Ausrichtung. Im ADSI wird die zellbiologische Expertise mit der analytisch-chemischen kombiniert. Robotik und Automatisierung werden mit Augenmaß eingesetzt bei maximalem Informationsgewinn aus dem einzelnen Assay. Beim High Content Screening (HCS) geht es mehr um Qualität der Ergebnisse als um Masse. Der Durchsatz beim HCS ist zwar geringer als beim HTS, aber der Einsatz modernster Imaging Methoden macht das Ergebnis umso reichhaltiger. Dabei werden Tausende Zellen gleichzeitig “mit automatischen Augen beobachtet” und maschinell kontrolliert “wie kleine Patienten behandelt”. Das im ADSI durchgeführte High Content Screening soll der Pharmaindustrie helfen, die richtigen Kandidaten auszuwählen, für die sich eine weitere Entwicklung wirklich lohnt, um die Durchfallrate in der Medikamenten-Entwicklung und damit die Kosten zu senken. Zudem tragen die im ADSI entwickelten Toxizitätstests dazu bei, Nebenwirkungen rechtzeitig zu erkennen.

ADSI setzt zum einen darauf, bessere Assays zu entwickeln, die die zu untersuchenden Krankheiten möglichst realistisch abbilden und klinisch relevantere Testergebnisse ergeben. Zum anderen sind die im ADSI vorhandenen Technologien nicht nur in der Lage, chemisch-synthetische Wirkstoffentwicklung voranzutreiben, sondern auch die Entwicklung von Pflanzen-Extrakten für eine wirksamere und schonendere Behandlung komplexer Erkrankungen.