In vitro Biologie

Herzstück von Evotecs in vitro Biologie ist die Expertise in den Bereichen Krankheitsbiologie und Biologie von Zielstrukturen in Verbindung mit hochmodernen Technologieplattformen. Ein großes Expertenteam (>100 Wissenschaftler) mit umfangreichen Erfahrungen unterstützt die pharmakologische in vitro Charakterisierung von Wirkstoffen als Teil von Projekten für die Hit-Expansion, Leitstrukturgenerierung und -optimierung. Auf diese Weise werden innerhalb kurzer Umschlagszeiten projektrelevante, hochwertige Daten generiert. Das Team unterstützt darüber hinaus routinemäßig in vivo Studien mit pharmakodynamischen Auslesungen und beteiligt sich an der frühen translationalen biologischen Forschung. Zusätzlich zu den umfangreichen Kompetenzen im Bereich biologischer System bei Säugetieren, verfügt Evotec über eine tiefgreifende Expertise in der in vitro Mikrobiologie, die eine Vielzahl von Pathogenen von Bakterien über Pilze bis zu Viren umfasst.

Zu den Kernkompetenzen von Evotec gehören Erkrankungen des ZNS, Schmerz, Entzündungen und Immunologie, Stoffwechselerkrankungen, Onkologie und Antiinfektiva. Evotecs Erfahrungen in den Indikationsgebieten sind verbunden mit detaillierten Kenntnissen der relevanten Target-Klassen, einschließlich klassischer Target-Familien wie G-Protein-gekoppelte Rezeptoren (GPCRs), Ionenkanäle und Kinasen sowie einer Vielfalt anderer Target-Bereiche wie Transporter, Protein-Protein-Wechselwirkungen und verschiedenste Enzymfamilien. Über die Biologie und das Wirkstoffforschungswissen hinaus verfügt Evotec über den Zugriff auf ein erstklassiges Portfolio an Assaytechnologien für biochemische und zelluläre Assays, die sich immer wieder als Treiber für den Erfolg der Projekte unserer Partner erweisen.

Unsere wissenschaftliche Expertise und das Verständnis der Krankheitsmechanismen in Verbindung mit unseren Fortschritten beim Aufbau relevanter in vitro Modelle und translationaler Biomarker-Assays sind ein wesentlicher Erfolgsfaktor für die Zusammenarbeit mit unseren Partnern.

Read-out- und Assay-Technologien

Für jedes Target, jeden Ansatz und jede Philosophie wendet Evotec die am besten geeignete Technologie in Verbindung mit einem krankheitsrelevanten Assay-Design an. Die Wissenschaftler kombinieren zahlreiche Auslesungen mit einer Fülle von biochemischen, biophysikalischen und zellulären Testtechnologien, um die Wirkungsmechanismen der Stoffe zu erkennen und die Auswahl und Optimierung des besten chemischen Ansatzes zu unterstützen.

• Klassische Rezeptor-Pharmakologie : Einschätzung der Bindungskinetik oder Reversibilität mit radioaktiven Bindungsassays
• Zellbasierte Technologien: Nutzung rekombinanter Systeme und nativer, zellulärer oder gewebebasierter Modelle; zu den routinemäßig bei Evotec durchgeführten Auslesungen zählen Immunassay-Formate (MSD, Singluex, FRET), die Flusszytometrie und High-Content-Imaging
• Markierungsfreie Ansätze: die Bindungsweise durch eine Kombination von LC/MS-, NMR-, ITC-, DSF-, SPR- und MST-Methoden definieren und optimieren

• Elektrophysiologie: Vom automatisierten Hochdurchsatz-Screening zu schnellen Perfusionsstudien bis zu elektrophysiologischen Messungen an akuten Hirn/Rückenmarksschnitten deckt Evotec alle Bedarfe rund um die Ionenkanal-basierte Wirkstoffforschung ab
• Phänotypisches Screening: Die Ursprünge von Evotec in der Entwicklung von Hardware für bildgebende Verfahren im High-Content-Screening werden durch ein spezialisiertes Team weitergeführt. Diese Experten stellen Tools für die Bildanalyse bereit, entwickeln sie und unterstützen damit die phänotypische Bildgebungsplattform von Evotec

Integraler Bestandteil der Wirkstoffforschungsplattform ist, dass jede einzelne Assayplattform durch eine automatisierte Substanzverwaltung versorgt wird und eine entsprechende Datenmanagement-Infrastruktur erhält.

Biophysikalische Assay-Technologien

• Oberflächenplasmonresonanz (SPR)
• Massenspektrometrie (LC/MS)
• Thermal Shift (differenzielle Scanning-Flourimetrie)
• mikroskalige Thermophorese(MST)
• Isotherme Titrationskalorimetrie (ITC)

Phänotypische Assays

Evotec ist weltweit führend bei der Bildgebung für zell- und gewebebasierte Assays. Es steht eine umfangreiche Infrastruktur, bestehend aus hochmodernen bildgebenden Geräten (Phenix, Opera, Operetta, ArrayScan), zur Verfügung und ein Expertenteam, das sich mit der Entwicklung neuartiger Bildanalyse-Skripts beschäftigt.
Assays auf der Grundlage bildgebender Verfahren sind hilfreich bei der Kombination komplexer Zellmodelle mit krankheitsrelevanten Assay-Auslesungen. So können Krankheiten in vitro modelliert und Brücken geschlagen werden, die die Lücke zwischen rekombinanten Zellsystemen und in vivo Studien sowie der Klinik schließen.

Zu den Anwendungsbereichen zählen die Entwicklung und Durchführung von Assays für phänotypische Screenings zur Hit-Identifizierung, insbesondere die Nutzung krankheitsrelevanter, zellbasierter Assays zur Wirkstoffcharakterisierung während H2L  und Leitstrukturoptimierung.

Die Zellmodelle umfassen primär neuronale Kulturen, Nieren-, Immun-, Tumor-, Lungen-, Muskel- und Betazellen sowie Stammzellen von Patienten. Darüber hinaus ist die Bildgebung eine wichtige Plattform für die gewebebasierte Target-Validierung im Bereich ZNS, in der histologische und immunhistochemische ex vivo Ansätze zur Anwendung kommen.

Ionenkanäle

Die spezialisierte Ionenkanaleinrichtung verkörpert die Synergien aus erfahrenen Elektrophysiologen mit Wirkstoffforschungsexpertise und modernster Hardware für sowohl Hochdurchsatzscreenings als auch biophysikalische Analysen der Ionenkanalaktivität. Hier werden die Herausforderungen der Wirkstoffforschung am Ionenkanal adressiert.

Hardware-Plattform

Ungeachtet des interessierenden Ionenkanals, egal ob liganden- oder spannungsabhängig, bietet Evotec die geeignete Plattform einschließlich FLIPR und SynchroPatch 384PE für Hochdurchsatzscreenings. Weiters gibt es 5 manuelle Patch-clamp Set-ups, die bei Bedarf einer schnellen Perfusion mit dem Dynaflow ausgestatteten werden können. Evotec bietet eine Multielektroden-Array-Plattform mit primären und iPSC-basierten neuronalen Kulturen für translationale Analysen.

Profiling von Substanzen

Das Ionenkanal-Team unterstützt zahlreiche medizinalchemische Programme, bietet Umschlagszeiten von einer Woche und die Leitung von Projekten an. Durch die Nutzung der Substanzverwaltung von Evotec, die zum Datenmanagement und für Uploads in Datenbanken der Kunden mit Informatiktools verbunden ist, kann von Anfang bis Ende ein professioneller Prozess angeboten werden.

Profiling von Geweben und Analyse von primären Zellen

Mit dem Fortschreiten der Programme im Laufe des Wirkstoffforschungsprozesses ist ein klares Verständnis der Target-Bindung im krankheitsrelevanten Gewebe entscheidend für die Prognose der in vivo Wirksamkeit und der künftigen Dosis für den Menschen. Mit der internen Vorbereitung primärer Gewebe wie DRGs, NDGs und Zelltypen aus menschlichen iPS-Zellen einschließlich Gewebeschnitten, wird die Wirkung der Substanzen auf das neuronale Netzwerk untersucht.

In vitro Biologie für Antiinfektiva

MIKROBIOLOGIE – Bakteriologie, Mykologie, Virologie, Parasitologie

Der Bereich Infektionskrankheiten ist stolz auf seine hochmodernen Mikrobiologieeinrichtungen. Er verfügt über die gesamte Bandbreite der in vitro Testmöglichkeiten zur Untersuchung folgender Pathogene:

• Bakterien einschließlich gram-positiver und gram-negativer mit ESKAPE-Pathogenen
• Pilze einschließlich Candida, Aspergillus und andere
• Viren einschließlich des Respiratorischen Synzytial-Virus (RSV)
• Parasiten einschließlich Toxoplasmosis gondii

Evotec besitzt mit EVOStrAIn™ eine umfangreiche Sammlung, die eine sich ständig weiterentwickelnde Ressource für Zellstämme und klinische Isolate von Bakterien, Pilzen, Viren und Parasiten darstellt, von denen viele in in vivo Infektionsmodellen validiert sind.  Isolate sind hochgradig charakterisiert, mit in vielen Fällen definierten Widerstandsmechanismen. EVOStrAIn™ enthält eine große Bandbreite an geografisch unterschiedlichen menschlichen, krankheitserregenden Bakterien und Pilzen, zu denen Isolate gehören, die auf aktuelle antimikrobielle Medikamente suszeptibel und resistent reagieren.

Stärken der mikrobiologischen Kompetenzen von Evotec:

• vollständige Hochdurchsatzscreenings: 384-und 1536-well-Format  BSL-2-Behälter  für phänotypische und wachstumshemmende Assays  Target-basiertes Screening und vielfältige Readouts einschließlich Fluoreszenz, Luminiszenz, optischer Dichte und High-Content-Screening
• in vitro Mikrobiologie: detaillierte Charakterisierung antimikrobieller Stoffe, einschließlich MIC- und MBC- / MFC-Bestimmung, intrazellulärem Killing, Resistenzhäufigkeits-,Timekill- und PAE-Studien, in denen einzelne oder kombinierte Wirkstoffe verwendet werden. den Branchenstandards (z. B. CLSI-, EUCAST- und BSAC-Standard) entsprechende Methoden  maßgeschneiderte Methoden, falls erforderlich
• Hohlfaser-PK/PD oder menschliche Zellsysteme im Bioreaktor für das genaue Profiling und die Charakterisierung neuartiger antiinfektiver Wirkstoffe sowie Wirkstoff-/Medikamentenkombinationsstudien zur Untersuchung synergistischer, antagonistischer und additiver Wirkungen
• Biofilme: Charakterisierung der Substanzen und ihrer Fähigkeit zur Zerstörung des Biofilms Mehrere Assay-Formate
• Bestimmung des Wirkmechanismus Entwicklung von resistenten Mutanten und Screening von Mutantenbibliotheken  Hochmoderne Proteomik- und Biomarkerplattform für das Cellular Target Profiling
• Viren: Mehrere Assay-Formate zur Untersuchung von Viren einschließlich Plaque, CPE, Neutralisationstests

In vitro Biologie für Entzündungskrankheiten und Immunologie

Evotec verfügt über langjährige Erfahrungen mit Wirkstoffforschungsprojekten auf dem Gebiet der Entzündungskrankheiten und Immunologie – von der Target-Validierung über die in vitro Demonstration des Wirkprinzips bis zur Nominierung von präklinischen Kandidaten:

• Regelmäßiges Profiling in biochemischen und funktionalen zellulären Assays unter Verwendung primärer menschlicher Lymphozyten und vollständiger Blut-Assays, darunter
  • primäre menschliche PBMCs
  • CD4+, CD8+ T-Zellen und Untergruppen
  • B-Zellen
  • Neutrophile
  • Monozyten und Makrophage
• Portfolio relevanter in vitro Modelle für vielfältige Target-Klassen, u. a. Ionenkanäle, Kinasen, Transporter, zytokine Protonenpumpeninhibitoren (PPI), G-Protein-gekoppelte Rezeptoren (GPCRs), Enzyme und Pattern-Recognition-Rezeptoren. Zu den Target-Klassen zählen z. B.
  • MAP-Kinase/ERK-Familie
  • JAKs
  • Purinrezeptoren
  • CRTH2
  • Tryptophan-Stoffwechsel, Prostaglandinsynthesewege, andere Enzyme
  • TNF-Familie
  • TLR/NOD Rezeptoren und Signalwege
• Breite Technologieplattform zur Unterstützung biochemischer Assays, funktioneller zellbasierter Assays sowie der phänotypischen Charakterisierung von Reaktionen auf Substanzen
  • High-Content-Read-outs
  • FACS-Zytometrie mit 384-well-Sampler
  • TR-FRET
  • MSD
  • umfangreiche in vitro Testplattform, die von enzymatischen Tests bis FLIPR reicht
  • Studien zur Rezeptor-Liganden Bindung 
  • biophysikalische Testplattform inkl. SPR, NMR, LC-MS, DSF
• Entwicklung und Validierung neuartiger, angepasster Assays für das Screening, die Validierung und Wirkstoffentwicklung Beispiele für Assay-Formate
  • T-Zellen-Expansion
  • Zytokin-Profiling
  • Rezeptorexpression auf der Zelloberfläche
  • NET-Bildung
  • Aktivierung von T- und B-Zellen sowie Makrophagen
  • in vitro Differenzierung von Fibroblasten in Myofibroblasten

In vitro Biologie für Stoffwechselstörungen und deren Folgeerkrankungen

Evotec verfügt über umfangreiche Erfahrungen auf dem Gebiet der Stoffwechselstörungen, darunter Diabetes und Diabetesfolgeerkrankungen wie Nierenerkrankungen und NASH. Über die Expertise bei den klassischen Zielstrukturen wie GPCR und Enzyme hinaus wurden unter erheblichem Aufwand krankheitsrelevante zelluläre Assays entwickelt, die hilfreich bei der Entdeckung neuer Zielstrukturen, der Target-Validierung und der Charakterisierung von Substanzen sind.

Beispiele

• Assays zur Skelettmuskelregeneration, die Zellen von Patienten mit Muskeldystrophie oder aus Tiermodellen verwenden
• Assays zur Überwachung des Schutzes von menschlichen Podozyten oder frisch isolierten Glomeruli von Schweinen/Ratten
• Assays um GI Biologie zu studieren

• Assays zur Messung antifibrotischer Wirkungen an verschiedenen primären Zelltypen
• Umfangreiche Assays primärer Inselzellen, die alle relevanten Aspekte des Umsatzes und der Funktion pankreatischer Betazellen abdecken:
  • Schutz/Umkehrung der Dedifferenzierung von Zellen, die durch metabolischen Stress ausgelöst wurde
  • zellspezifische primäre Replikation von Zellen des Menschen und von Ratten (plattierte  oder intakte Inselzellen)
  • zellspezifische Quantifizierung der Apoptose von Betazellen bei plattierten  Inselzellen
  • Insulinsekretion an Inselzellen vom Menschen und von Ratten

In vitro Biologie für Neurowissenschaften

Evotec hat in den vergangenen 15 Jahren in einer Vielzahl neurowissenschaftlicher Forschungsfelder eine umfassende Expertise aufgebaut. Dazu gehören Neurodegeneration, psychiatrische Erkrankungen, Neuroinflammation und Schmerz. Zurzeit arbeiten über 100 Mitarbeiter in der Forschung auf diesem Gebiet. 

Zu den wesentlichen Kompetenzen und Aktivitäten zählen:

• Umfassende pharmakologische Expertise in allen relevanten Target-Klassen: GPCRs, Ionenkanäle, Enzyme und andere zur Untersuchung der Wirksamkeit, Selektivität, Wirkmechanismen und Rezeptorbelegung
• Führende Plattform für Wirkstoffforschung am Ionenkanal, die von elektrophysiologischen Messungen an akuten Hirn-/Rückenmarksschnitten und manuellen Patch-Clamp-Studien bis zu vollständig automatisierten Screenings reichen

• Expertise in krankheitsrelevanten sekundären Testsystemen unter Verwendung von primären Neuronen, Mikroglia, Astrozyten und Co-Kulturen, Stammzellen und kultivierten Hirn- oder Rückenmarksschnitten
• Hochmoderne Bildgebungsplattform zur Analyse von Synapsen und der Morphologie der Wirbelsäule
• Führende Target-Validierungsplattform, die eine in vivo Modulation der Zielstruktur umfasst, gefolgt von einer systematischen, auf Bildgebung basierenden ex vivo Analyse
• Target Engagement und und Biomarker Assays mit Fokus auf die Huntington Krankheit

In vitro Biologie für Onkologie

Evotec verfügt über eine umfassende Expertise in einer Vielzahl onkologischer Bereiche. Dazu zählen die Signaltransduktion, der Stoffwechsel von Krebszellen, die Mikroumgebung von Tumoren, Immunonkologie, Tumormetastasen und Vaskularisierung, Apoptose und Epigenetik. Unsere Projekte profitieren in ihrem Verlauf von herausragenden Kenntnissen in spezialisierter Wirkstoffforschung und einem umfangreichen Portfolio molekularbiologischer, biochemischer, biophysikalischer und zellulärer Testsysteme.

Unter Einsatz von hochmodernen Technologien entwickelte Evotec integrierte Assays in 2D, Co-Kulturen oder 3D-Kulturen, die auf Krebszellen oder Zellen aus der Mikroumgebung basieren (Fibroblasten, Immunzellen, endotheliale Zellen oder Adipozyten) und zur Rekapitulierung der Bedingungen des Tumors und der Mikroumgebung dienen. Zudem entwickelte Evotec spezifische Assays zur Untersuchung von Resistenzen bei zielgerichteten Therapien, Auswirkungen des Wirkstoffs auf den Stoffwechsel der Krebszellen oder die Mikroumgebung (Immunzellen, Fibroblasten, Adipozyten, endotheliale Zellen):

• Signaltransduktion
• Zellmodelle der Proliferation, Apoptose, Migration, Invasion
• Immunhistochemie
• Durchflusszytometrie zur Unterstützung der Immunonkologie (9-Farben-Zytometrie, Zell-zu-Platelet-Analyse, Zellsortierer)
• Stoffwechsel (SeaHorse, Sauerstoffverbrauchsmessung, Hypoxie, Glycolyse/OXPHOS ATP, Substratumsatz/Metabolitenproduktion)

• Organotypischer Ansatz: Verbindung mit der translationalen Gruppe und Klinik zur Validierung von Biomarkern, die in vitro an frischen menschlichen Proben entwickelt wurden
• Erfahrung in der in vitro Evaluierung von monoklonalen Antikörpern, eng verbunden mit biophysikalischen Methoden
  • Charakterisierung von Antikörpern (Bestimmung der Affinitätskonstanten, Selektivität, Kreuzreaktivität, Epitopkartierung)
  • Wirksamkeit von Antikörpern (PPI, Signalereignisse, Kreuzreaktivität, funktionale zelluläre Assays)
• Target-Identifikationsansätze über phänotypische, RNAi- oder CRISPR-Screens
• Kundenspezifische High-Content-Imaging-Assays für phänotypische Screenings bis zur unterstützenden Leitstrukturoptimierung