Anti-Infektiva

Entwicklung von neuartigten Anti-Infektiva Therapien

Evotec bietet maßgeschneiderte Forschungs- und Entwicklungsdienstleistungen für Antiinfektiva an, von der Target-Identifizierung bis zur Investigational New Drug (IND). Das Unternehmen verfügt über langjährige Erfahrung und eine Erfolgsgeschichte, zu der auch die Erforschung und Entwicklung diverser antiinfektiöser Wirkstoffe gehören, von präklinischen und klinischen Kandidaten bis hin zu vermarkteten Medikamenten.

Evotec hat eine moderne Plattform entwickelt, mit der die Erforschung und Entwicklung neuer Therapien und Impfstoffe zur Behandlung und Vorbeugung von schweren und lebensbedrohlichen Infektionen ermöglicht wird. Die wesentlichen Elemente der Expertise von Evotec sind Integration, Innovation und Effizienz. Sie geht über die konventionellen antimikrobiellen Medikamente hinaus in verschiedene alternative Plattformen wie die Bekämpfung von Virulenzmerkmalen, spezifische pathogene Antikörper, „Durchbrecher“ von Resistenzen, Kombinationstherapien und Phagentechnologien.

Unser Antiinfektiva-Forschungsteam mit über 200 Wissenschaftlern verfügt über eine breite Erfahrung mit multiplen Wirkstoffklassen: niedermolekulare Substanzen, Naturstoffe, Biologika, Peptide, Antikörper, Kombinationen, Biozide und Impfstoffe. Wir bewerten und wählen immer sorgfältig den effizientesten und besten Ansatz der Wirkstoffforschung – vom phänotypischen Screening bis zur Target-basierten Forschung. Dies maximiert die umfangreiche Erfahrung des Teams in vielen Target-Klassen wie DNA, RNA, Proteine, Folate, Zellwände und LPS-Synthese, zusätzlich zur Charakterisierung von Substanzen, die völlig neue Wirkmechanismen aufweisen. 

Kernkompetenzen von Evotecs Forschungsplattform für Antiinfektiva

EvostrAIn™

  • Umfangreiche Sammlung geografisch diverser humaner pathogener Bakterien und Pilze, bestehend aus Referenz-Zellstämmen und klinischen Isolaten, darunter ESKAPE-Pathogene, Stämme aus der Prioritätenliste der WHO (Priority Pathogen List) und den Berichten über die Bedrohung durch Antibiotikaresistenzen des Center for Disease Control and Prevention CDC
  • Hochgradig charakterisierte und in vielen Fällen vollständig sequenzierte Stämme mit definierten Widerstandsmechanismen zum Nachweis des Aktivitätsprofils von Leitsubstanzen und Kandidaten (in vitro und in vivo)
  • Viele Stämme und Isolate werden in in vivo Infektionsmodellen validiert und ermöglichen einen schnellen, kontinuierlichen Fortschritt von in vitro zu in vivo Krankheitsmodellen

Mikrobiologie & Mykologie

  • Studien zur Beurteilung von Wirkungsmechanismen und in vitro Target-Validierung
  • Dem Branchenstandard entsprechende Methoden (u. a. nach CLSI- und EUCAST-Standards) zur Testung von Substanzen mit antimikrobieller Wirkung gegen Organismen aus unserer umfangreichen Sammlung EvostrAIn™ oder gegen Stämme, die von unseren Kooperationspartnern zur Verfügung gestellt wurden
  • Hochdurchsatzscreening von ganzen Zellen sowie Screening im mittleren Durchsatz zur antimikrobiellen Wirkung für die Hit-Identifizierung auf einer BSL 2/ BSL 2+/ BSL 3-Plattform
  • MHK-, MBK-/MFK-, Timekill-, PAE- und intrazelluläre Killing-Studien unter Verwendung einzelner oder kombinierter Wirkstoffe.
  • Tests zur Biofilmbildung und -vernichtung
  • Beurteilung der Resistenzhäufigkeit und detaillierte Charakterisierung von resistenten Mutationen
  • Frühe Untersuchung des cytotoxischen Potenzials in multiplen Säugetier-Zelllinien
  • Nicht-klinische in vitro und in vivo PK/PD-Infektionsmodelle zur Optimierung der Wirkstoffkonzentrationsprofile, um die Abtötung der Bakterien zu maximieren und die Entstehung von Resistenzen zu minimieren, einschließlich des Hohlfaser -Infektionsmodells (HFIM)
  • Substanz-/Wirkstoff-Kombinationsstudien zur Untersuchung synergetischer, antagonistischer und additiver Wirkungen
  • Maßgeschneiderte Methoden zur Feststellung der Suszeptibilität, die zur Testung neuartiger Wirkstoffe entwickelt wurden, wenn die standardisierten Methoden nicht geeignet waren

Virologie

  • Kontinuierlich wachsendes Portfolio vor allem bestehend aus humanen respiratorischen Viren: Respiratorisches Syncytial-Virus (RSV), humanes Rhinovirus (HRV), Grippevirus, Coronavirus 
  • Testen von Substanzen in Zelllinien und primären Zellen
  • Screening von Assays in 96- und 384-Well-Platten; parallel dazu kann die Zytotoxizität getestet werden
  • Zusätzliche Endpunkte für Plaque-Assays, RT-qPCR
  • Immunologische Auslesungen (ELISA, Neutralisationstest, Immunofloureszenz)
  • Auswahl resistenter Viren

Mikrobielle Biochemie

  • Molekularbiologie einschließlich der genetischen Modifikation von Bakterien mittels CRISPR
  • Target-basierte Assayentwicklung für Screenings mit mittlerem und hohem Durchsatz
  • Assay (Biacore T200) basierend auf Oberflächen-Plasmon-Resonanz (SPR)
  • Proteinexpression und Aufreinigung
  • Plattformen für Strukturbiologie und Röntgenkristallographie
  • Enzymologie der ß-Laktamasen, PBPs, bakterielle Topoisomerasen und weitere relevante Targets
  • Label-freie Untersuchung der Akkumulation bakterieller, intrazellulärer Substanzen

Target-Identifizierung und -Validierung 

  • Assay zur Synthese von Makromolekülen (MMS) mit gram-positiven und im Transport beeinträchtigten  gram-negativen Wildtyp-Referenzstämmen und klinischen Isolaten 
  • Sequenzierung des gesamten Genoms (WGS) und funktionale Genomik einschließlich RNASeq und TnSeq
  • Bakterielles zytologisches Profiling (BCP)
  • Transkriptomik
  • Proteomik
  • Phänotypisches Mikroarray (biolog.)
  • Zelluläres Target-Profiling und Chemoproteomik
  • Photoaffinitätsmarkierungs-Massenspektrometrie

In vivo Infektionsmodelle

  • Evotec ist spezialisiert auf die Bewertung der Wirksamkeit von Leitsubstanzen und Wirkstoffkandidaten in sehr relevanten und validierten Krankheitsmodellen für alle wichtigen Krankheitserreger inklusive ESKAPE-Organsimen, Pilze, Viren und Parasiten
    • gram-positive Bakterien (u. a. Staphylococcus aureus, Streptococcus pneumoniae)
    • gram-negative Bakterien (u. a. Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli, Acinetobacter baumanii)
    • Anaerobe (u. a. Clostridium difficile)
    • krankheitserregende Pilze (u. a. Candida spp., Aspergillus spp., Mucorales, Malassezia spp.)
    • Viren (u. a. RSV-Baumwollratten- und -Mausmodell)
    • Parasiten (u. a. Toxoplasma gondii)
  • Die große Bandbreite etablierter Modelle ist bestens geeignet für die Entwicklung multipler Medikamentenklassen, darunter niedermolekulare Wirkstoffe, Naturstoffe, Peptide, Antikörper, sonstige Biologika und Impfstoffe:
    • Verschiedene Wirte/Nagetierspezies
      • Ratte, Maus, Meerschweinchen, Hamster, Baumwollratte, Kaninchen
    • Immunsuppresiver  und immunkompetenter Hintergrund
    • Outbred- und Inzucht-Mausstämme (transgene Mäuse für einige Modelle verfügbar)
    • Mehrere Infektionsstellen
      • Lunge, Oberschenkel, Blut (Sepsis), Haut, Harnwege, Verdauungstrakt, Vagina, Knochen
    • Verschiedene Darreichungsformen
      • Intravenös (Einmalgabe oder Infusion (Vena juguralis oder femoral) bei allen Spezies)
      • Subkutan (direkte Injektion oder subkutaner Katheter) 
      • Oral, intraperitoneal, intramuskulär, intranasal, intratracheal, pulmonal (vernebelt, zerstäubt)
    • Vollständiges Endpunkt-Spektrum
      • Erregerbelastung, Überleben, Genexpression der Pathogene, Toxinproduktion, Biomarker, Blutzellenanalyse, IVIS-Bildgebung, qPCR
    • Im Einklang mit den Grundsätzen des 3R-Prinzips zur Vermeidung (Replacement), Verringerung (Reduction), Verbesserung (Refinement) und ethischen Alternativen für Tiermodelle
      • Schnell-Screening-Modelle mit Galleria mellonella (große Wachsmotte) zur Voruntersuchung der Wirksamkeit und Verträglichkeit von Substanzen

ADMET- und PK-/PD-Profiling

  • Überführung der PK-Daten in Wirksamkeitsmodelle zur Optimierung der Resultate und zur „Humanisierung“ von PK/Dosierung:
    • Zusammenhang zwischen Wirksamkeit und Reaktion auf den Wirkstoff
    • Ausmaß der Auswirkungen
    • Festlegung der PD-Treiber und der Parameter, die für die Wirksamkeit wichtig sind
    • Verständnis des postantibiotischen Effekts (PAE)
    • Mathematische Modelle der Daten
  • ADME/PK-Profiling zugeschnitten auf die Entwicklung von Antiinfektiva
  • Wirkstoffquantifizierung durch Bioassay/Bioaktivität
  • Entwicklung maßgeschneiderter PK-Modelle und -Assays mit Wirkstoffquantifizierung an mehreren Geweben/Stellen
  • Verträglichkeitsuntersuchungen neuer Substanzen unter Nutzung multipler Endpunkte

Hohlfaser-Infektionsmodell (HFIM) PK/PD-Plattform

  • Schnelle Erweiterung von Anlagen für in vitro PK/PD-Analyse im Hohlfaser-Infektionsmodell
    • Spezielle HFIM-Laborräume der Schutzstufe 2  (BSL2) mit zwei hohen Doppel-Inkubatoren und 52 Pumpen
    • Je nach Modell und Dauer können bis zu 30 Kassetten  parallel für unterschiedliche Organismen, verschiedene Wirkstoffinfusionen und Aufreinigungsgrade mit Studiendauern von Stunden bis zu sechs Wochen betrieben werden; die Kapazitäten werden weiter vergrößert
    • Wissenschaftliches Team, das in Einrichtung und Betrieb des Systems geschult ist
    • Umfassende mikrobiologische Unterstützung 
    • BioA-Anlagen  für LC-MS-Analyse von PK-Proben 
    • Ein spezialisiertes Team für die PK/PD-Modellierung
  • Umfangreiche Erfahrung in der Modellentwicklung und Studiendurchführung
    • Entwicklung neuer Infektionsmodelle unter Verwendung von Referenz- oder klinischen Isolaten verschiedener Bakterien-Spezies
    • Mathematische Modelle zur Ermittlung der für die Experimente erforderlichen Parameter, um humane oder tierische PK-Profile in Studien mit einzelnen oder mehreren Wirkstoffen  widerzuspiegeln
    • Kombinationsstudien mit bis zu vier einzelnen Substanzen
    • Studien zur Dosiswirkung und Dosisfraktionierung um die harmakodynamischen Treiber und das Ausmaß der Auswirkungen festzustellen
    • Studien zur Resistenzbildung/Identifizierung des Fensters zur Mutantenvermeidung und Resistenzmechanismen 

Zur Unterstützung und Beschleunigung von Forschungsprogrammen für Antiinfektiva kann, zusätzlich zu den spezifischen Kompetenzen im Bereich Antiinfektiva, auf eine hochmoderne Wirkstoffforschungsplattform mit Hochdurchsatzscreening, strukturbasiertem Wirkstoffdesign, Medizinalchemie, Bioinformatikforschung, Proteomik- und Biomarkerforschung sowie Reagenzienproduktionsplattformen zugegriffen werden.

Zusammenfassung

  • Expertise in multiplen Antiinfektiva-Wirkstoffklassen, darunter niedermolekulare Wirkstoffe, Naturstoffe, Peptide, Antikörper, sonstige Biologika und Impfstoffe
  • Umfangreiche Plattform zur Identifizierung von Zielstrukturen, Validierung und Beurteilung/Charakterisierung von Resistenzen
  • EvostrAIn™ – eine große Sammlung geographisch unterschiedlicher menschlicher, krankheitserregender Bakterien und Pilze, zu denen Isolate gehören, die auf aktuelle antimikrobielle Medikamente suszeptibel und resistent reagieren
  • Breites Spektrum an in vitro Methoden für das Screening, Profiling von Substanzen und die Bestimmung von Wirkmechanismen
  • Durch umfassende, etablierte präklinische Modelle für bakterielle, pilzbedingte, virale und parasitäre Infektionen sind eine schnelle Prüfung der Wirksamkeit (Proof-of-Concept) und detaillierte in vivo Charakterisierungen möglich
  • Klinische Umsetzung über maßgeschneiderte in vitro und in vivo Pharmakologie sowie Biomarker
  • Nutzung der HFIM PK/PD-Plattform für humanisierte in vitro Studien zur Wirkstoffexposition und das PK/PD-Profiling

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