Entwicklung inhibitorischer RNA-Aptamere durch Hochdurchsatzscreening im Kampf gegen Antibiotikaresistenzen

• Antragstellerin: Professorin Dr. Beatrix Süß
• Fachliche Zuordnung: Biochemie ; Parasitologie und Biologie der Erreger tropischer Infektionskrankheiten ; Public Health, Gesundheitsbezogene Versorgungsforschung, Sozial- und Arbeitsmedizin
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 431327544

Die Zunahme von Antibiotikaresistenzen wird weltweit zu einer ernsthaften Bedrohung der Gesundheit, jedoch ist die Zahl der neu zugelassenen Antibiotika nach wie vor gering. Die Inaktivierung von Resistenzproteinen stellt dabei eine Alternative dar, die Wirksamkeit von Antibiotika wieder herzustellen. β-Lactame sind die in der Klinik am häufigsten eingesetzte Klasse an Antibiotika, aber auch sie sind durch eine wachsende Anzahl an Resistenzproteinen (β-Lactamasen) gefährdet. Medizinisch relevante β-Lactamasen umfassten lange Zeit nur Serin-β-Lactamasen (SBLs), für die mehrere Inhibitoren bereits zugelassen sind. In jüngster Zeit haben sich jedoch auch Metallo-β-Lactamasen (MBLs) zu einer globalen Bedrohung entwickelt, für die bislang noch kein Inhibitor entwickelt wurde. Ihre zunehmende Bedeutung ist jedoch ein starker Anreiz, auch gegen diese Proteine Inhibitoren zu entwickeln. Wir haben in diesem Antrag das Ziel, RNase-resistente inhibitorische Aptamere für beide Arten von β-Lactamasen zu entwickeln, und zwar mit Hilfe einer innovativen Pipeline, die den Einsatz von in vitro Selektion (SELEX) in Kombination mit Mikrofluidik-basiertem Ultra-Hochdurchsatz-Screening kombiniert. Während es durch SELEX möglich ist, Aptamere aus sehr großen Bibliotheken anzureichern, die das Potenzial haben, ein Zielprotein sehr spezifisch zu erkennen, wird durch die anschließende Mikrofluidik diese Population nach denjenigen Aptameren durchsucht, die in der Lage sind, die Enzymaktivität zu inhibieren. Der Einsatz von Hochdurchsatzsequenzierung und Bioinformatik ermöglicht es dann, die vielversprechendsten Sequenzen zu identifizieren. Die meisten Schlüsselelemente dieser Pipeline wurden bereits in Vorversuchen validiert, so dass sich der Großteil des Projekts auf die eigentliche Entwicklung neuer Aptamere konzentrieren wird. Mit diesen sollen drei medizinisch relevante extrazelluläre Enzyme inhibiert werden: die Metallo-β-Lactamase NDM-1 von Klebsiella pneumoniae sowie die Serin-β-Lactamasen BlaZ und die Protease Aureolysin, beide von Staphylococcus aureus. Am Ende dieses Projekts soll unsere neue Technologie durch die Entwicklung inhibitorischer Aptamere validiert sein und Prototypen von Medikamenten vorliegen, die das Arsenal zur Bekämpfung bakterieller Infektionen vergrößern. Tatsächlich ermöglicht jedoch die von uns entwickelte DIRA-Pipeline nicht nur die Bekämpfung bakterieller Infektionen, sondern ermöglicht eine weitaus breitere Anwendung auch auf anderer Indikationsgebiete.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Kooperationspartner: Professor Dr. Michael Ryckelynck