Die Avocet Biosciences GmbH wurde im März 2023 von einem interdisziplinären Team aus Wissenschaft, Medizin, Virologie und Unternehmertum gegründet. Inzwischen ist das Team gewachsen – das übergeordnete Ziel ist die Entwicklung und Etablierung einer Plattformtechnologie auf Basis von CRISPR/Cas13, die gezielt gegen konservierte Genomregionen von respiratorischen RNA-Viren gerichtet ist.

Im Gegensatz zu anderen CRISPR-Systemen, die auf DNA wirken, schneidet das Enzymsystem CRIPSR/Cas13 ausschließlich RNA und ist daher besonders geeignet für diesen Einsatzbereich. Es wird bereits seit zwei Milliarden Jahren in der Natur erfolgreich von Bakterien zur Abwehr von RNA-Viren – sog. Bakteriophagen – eingesetzt.

Gezielte Wirkstoffsuche

Das Göttinger Forschungsteam konzentriert sich zum einen auf die Entwicklung kleiner Kontroll-RNAs, so genannter crRNAs, die mit bioinformatischen Methoden am Computer selektiert und anschließend im Labor auf ihre antivirale Wirksamkeit getestet werden. Ziel ist es, mögliche Therapieformen zu entwickeln, die nicht nur für aktuelle, sondern auch für zukünftige Virusvarianten schnell angepasst und eingesetzt werden können. Ein weiterer wichtiger Schritt ist dann die Entwicklung eines geeigneten Therapievehikels, um den Wirkstoff in die Lunge zu bringen.

Bei der Entnahme von biologischem Material, das mit Hilfe von flüssigem Stickstoff gekühlt wird. © Tillmann Franzen

Die gezielte Wirkstoffsuche erfolgt dabei mittels einer eigens entwickelten computergestützten Strategie, die besonders stabile Abschnitte im Erbgut der Viren identifiziert – jene Bereiche, auf die die bereits erwähnte crRNA-Entwicklung abzielt. Die Auswahl dieser Zielregionen basiert auf festen Kriterien, wie ihrer Zugänglichkeit in der Zelle oder ihrer Ähnlichkeit zwischen verschiedenen Virusvarianten. Die daraus resultierenden crRNA-Kandidaten werden synthetisiert und in einem zellbasierten Modellsystem auf ihre passgenaue Aktivität getestet. Die Validierung der vielversprechendsten Kandidaten erfolgt dann mittels virologischer Standardmethoden wie Plaquereduktionsassays und Dosis-Wirkungs-Kurven. Von besonderer Bedeutung ist dabei, wie gut der Wirkstoff wirkt, ab welcher Dosis und wie gut er verträglich ist.

Ziel: vom Labor zur klinischen Anwendung

Die antivirale Wirkung der Technologie konnte bereits in einem Tiermodell mit SARS-CoV-2 nachgewiesen werden: Nach Verabreichung eines Wirkstoffkandidaten, der "AvoCoron" genannt wurde, über die Nase konnte die Virusmenge in der Lunge deutlich reduziert werden. Gleichzeitig wurde ein spezielles Verabreichungssystem entwickelt, mit dem der Wirkstoff – verpackt in kleine Fettpartikel – direkt über die Lunge aufgenommen werden kann.

Eine besondere Herausforderung bestand darin, die RNA-Substanzen so zu verpacken, dass sie als Aerosol stabil bleiben und tief in die Lunge gelangen. Mit Hilfe von physikalischen Messungen und Computerberechnungen zur Luftverteilung in der Lunge gelang es dem Forschungsteam jedoch, über 70 Prozent der Wirkstoffe zielgenau in die betroffenen Lungenbereiche zu bringen. Auch nach der Zerstäubung blieben die Stoffe stabil und wirksam – ein wichtiger Schritt für eine spätere Anwendung am Menschen.

Da es sich bei CRISPR/Cas13-Therapeutika um eine neuartige Wirkstoffklasse handelt, hat das Forschungsteam frühzeitig Kontakt zu den zuständigen Zulassungsbehörden aufgenommen. In einem wissenschaftlichen Beratungsgespräch mit Spezialisten des Paul-Ehrlich-Instituts wurde die geplante Entwicklung in Richtung klinischer Studien vorgestellt. Die Rückmeldungen flossen direkt in die weitere Planung ein und bilden die Grundlage für die nächsten Schritte, wie Sicherheitsprüfungen und mögliche erste Tests am Menschen.

Weitere denkbare Anwendungen

Die CRISPR/Cas13-Technologie ist nicht nur für Virusinfektionen interessant. Da sie sich flexibel anpassen lässt, könnte sie in Zukunft auch bei anderen Erkrankungen eingesetzt werden, zum Beispiel bei anderen chronischen Lungenerkrankungen, bei Herz-Kreislauf-Krankheiten, neurologischen Erkrankungen oder bestimmten Krebsformen. Das Forschungsteam arbeitet daher parallel auch an der Anwendung der Methode in weiteren medizinischen Bereichen und kooperiert dabei mit anderen wissenschaftlichen Einrichtungen.

Infrastruktur für innovative Forschung

Um diese vielfältigen Ansätze weiterzuentwickeln, ist ein professionelles Laborumfeld von großer Bedeutung. Dieses findet das Forschungsteam seit Oktober 2024 in der Life Science Factory in Göttingen – einer Umgebung, die speziell auf die Bedürfnisse von Start-ups im Bereich Life Sciences/Biotech zugeschnitten ist. Die dort vorhandene Infrastruktur ermöglicht nicht nur die parallele Arbeit an mehreren Projektsträngen, sondern fördert auch die methodische Reflexion und interdisziplinäre Impulse durch den direkten Austausch mit anderen Akteurinnen und Akteuren des Life-Science-Ökosystems.

AUTORINNEN

Prof. Dr. Elisabeth Zeisberg, Dr. Sabine Maamari
Avocet Biosciences GmbH, Göttingen
Tel.: 0551/27 079 512
[email protected]
www.avocet.bio