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Onkologische Forschungsgruppen Department Chemie und Pharmazie

Department Chemie und Pharmazie

Leitung

Dr. Stefanie Klein

Überblick Forschungsinhalte

Multimodale Krebstherapie auf Basis von Nanopartikeln:

Zentrales Thema unserer Forschungsgruppe ist die Entwicklung von Nanoplattformen für die multimodale, synergistische Krebstherapie. Das umfasst sowohl die Synthese und Charakterisierung multifunktionaler Hybrid-Nanopartikel als auch die Aufklärung der involvierten, synergistischen Mechanismen. Aktuell untersuchen wir die Nanomaterialien Au-Fe3O4-Nanohybride, Au-ZnO-Nanohybride und mesoporöse, magnetische SiO2-Nanokugeln auf ihre Einsatzmöglichkeit in folgenden Krebstherapieformen: Strahlen-, Chemo-, Inhibitor- und Immunotherapie sowie Hyperthermie. Insbesondere werden dabei die Synergieeffekte der Röntgenstrahlen auf die Wirkstoff beladenen Nanohybriden  erforscht. Die Bestrahlung der Nanohybriden mit niedrig dosierter Röntgenstrahlung initiiert die katalytische Aktivität der Nanohybrid-Oberflächen, was zu einer verstärkten Bildung von Sauerstoffradikalen führt. Gleichzeitig werden durch Bestrahlung die Oberflächen gebundenen Wirkstoffe freigesetzt, die dabei ein zusätzliches Wirkungsspektrum entfalten. Im Folgenden ein paar Beispiele:

  • Sekundäre Pflanzenstoffe wie Kaffeesäure, Quercetin, die als Radikalfänger und Chemotherapeutika fungieren, dienen gleichzeitig als Radioprotektoren in gesunden Zellen und als Radiosensitizer in Krebszellen
  • Stickstoffhaltige Verbindungen wie NOBF4 oder L-Arginin erzeugen zusätzlich zu den Sauerstoffradikalen Stickstoffradikale wie NO oder Peroxynitrit
  • Inhibitoren wie Acriflavin werden für die Behandlung hypoxischer Zellen eingesetzt
  • Positive geladenen Nanohybriden werden für die Bildung von siRNA-Nanohybrid-Komplexen genutzt, die z. B. in der Immuntherapie eingesetzt werden können.

Laufende Forschungsprojekte

  • Prof. Distel: Entwicklung einer Nanopartikel und siRNA basierten T-Zell-Immuntherapy
  • Prof. Hirsch: Shell-by-Shell funktionalisierte TiO2 Nanopartikel als Strahlenprotektoren
  • Prof. Fischer: PGLA-Eisenoxid Nanopartikel für ultraschall-induzierte Wirkstofffreisetzung
  • Prof. Burzlaff:  Nitroimidazol-Komplexe für die gezielte Behandlung hypoxischer Zellen
  • Prof. Hilger: in-vivo Anwendung der Röntgenstrahlen-induzierten Nanopartikeltherapy

Methoden

  • Synthese der funktionalisierten Nanohybriden (z.B. Au-Fe3O4, Au-ZnO, SiO2@Fe3O4) mittels thermischer Zersetzung und Ligandenaustausch-reaktionen
  • Charakterisierung der physikalisch-chemischen Eigenschaften mit TEM, XRD, SQUID, FTIR-ATR, DLS- und Zeta-Potentialmessungen
  • Untersuchung der molekular- und zellbiologischen Wirksamkeit der funktionalisierten Nanohybride z. B. durch verschiedene Mikroskopiearten, Biokompatibilitätsassays, Enzymekinetiken und fluoreszenzfarbstoff-basierte Radikalassays.
  • Die Methoden werden sowohl an 2D monolayer Zellkulturen  als auch an 3D multizellulären Tumormodellen angewendet.

Aktuelle Studie: Etablierung verschiedener 3D Tumormodelle für die Nanopartikel-basierte Krebstherapie

Kooperationspartner

  • Prof. Dr. Andreas Hirsch, Lehrstuhl für Organische Chemie II, FAU   Erlangen.
  • Prof. Dr. Nicolai Burzlaff, Professur für Anorganische Chemie, FAU Erlangen
  • Prof. Dr. Winfried Neuhuber, Institut für Anatomie und Zellbiologie,  FAU, Erlangen.
  • Prof. Dr. Luitpold Distel, Lehrstuhl für Strahlentherapie, Strahlenklinik, Erlangen.
  • Prof. Dr. Dagmar Fischer, Lehrstuhl für Pharmazeutische Technologie und Biopharmazie FAU Erlangen
  • Prof. Dr. Ivana Ivanović-Burmazović, Lehrstuhl für Anorganische Chemie, LMU, München.
  • Prof. Dr. Ingrid Hilger, Institut für Diagnostische und Interventionelle Radiologie I, Uniklinikum, Jena

Publikationen

Kontakt

Department Chemie und Pharmazie
Lehrstuhl für Physikalische Chemie I
Egerlandstr. 3
91058 Erlangen

+49 9131 85-27508
stefanie.klein(at)fau.de

Weiterführende Links

https://www.chemistry.nat.fau.eu/klein-group/

 

Stand: 03/2023

Leitung

Prof. Dr. rer. nat. Peter Gmeiner

Überblick Forschungsinhalte

G-Protein-gekoppelte Rezeptoren (GPCRs) sind Membranproteine, die sich hervorragend als Angriffspunkte für Wirkstoffe eignen. Etwa 30% der zugelassenen Arzneistoffe sowie der derzeit entwickelten Arzneistoffkandidaten adressieren G-Protein-gekoppelte Rezeptoren. Wir beschäftigen uns mit dem „Drug Discovery“ GPCR Wirkstoffe basierend auf hochaufgelösten Rezeptorsstrukturen.  Neben adrenergen, dopaminergen oder opioiden Rezeptoren gelten auch Neurotensin und Orexin Rezeptoren, die alle zur Klasse A der GPCRs gehören, als hochrelevante pharmazeutische Targets. Orexin und Neurotensin Rezeptoren sind aufgrund ihrer Expression auf verschiedenen Tumorzellen prinzipiell für die Entwicklung einer Rezeptor-vermittelten Endoradiotherapie dieser peripheren Tumore geeignet. In Zusammenarbeit mit der Erlanger Nuklearmedizin und Radiochemie beschäftigen uns mit der interdisziplinären Entwicklung von Subtyp-selektiven Radioliganden für NTS1 und OX1-Rezeptoren. Diese sollen für die PET-Bildgebung im ZNS und in der Peripherie eingesetzt und als Radioliganden entwickelt werden, die periphere Tumore erreichen können und für die Radiotherapie geeignet sind. Das Projekt wird basierend auf unserem neuen OX1R-selektiven Antagonisten JH112 durchgeführt, den wir in Vorarbeiten synthetisiert und molekular-pharmakologisch untersucht haben. Zur Adressierung des NTS1 Rezeptor haben wir bereits in vivo taugliche Radioliganden entwickelt In einem Zusammenwirken von Medizinischer Chemie und Radiochemie/ Molekularer Bildgebung sollen chemische Modifikationen und Funktionalisierungen durchgeführt werden mit dem Ziel der Entwicklung von Radioliganden hoher Affinität und Selektivität, deren physikochemische und pharmakokinetische Eigenschaften für das Imaging optimal sind. Das Design der neuen Liganden erfolgt Struktur-basiert. Dazu nutzen wir beispielsweise eine hochaufgelöste Röntgenkristallstruktur unserer Leitverbindung JH112 im Komplex mit dem OX1-Rezeptor. Die daraus resultierenden strukturbiologischen Erkenntnisse ermöglichen uns für das Design der neuen Radioliganden ein effizientes rationales Vorgehen.

Laufende Forschungsprojekte

DFG: Gm 13/13-1 (seit 2020): Entwicklung und Untersuchung isotopenmarkierter Antagonisten für den Orexin-1 Rezeptor (OX1R) mit Subtypselektivität über OX2R (Projektleiter: P. Gmeiner und O. Prante)

Kooperationspartner

  • Prof. Dr. med. Torsten Kuwert
  • Prof. Dr. rer. nat. Olaf Prante

Publikationen

Kontakt

Prof. Dr. Peter Gmeiner
Chair of Medicinal Chemistry
Department of Chemistry and Pharmacy
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU)
Nikolaus-Fiebiger-Straße 10
D-91058 Erlangen
Germany

+49 9131 85-65547

Weiterführende Links

http://www.medchem.fau.de

Leitung

Prof. Dr. Susanne Mühlich

Überblick Forschungsinhalte

Identification of novel drug targets and inhibitors for tumor therapy and elucidation of the underlying molecular mechanisms of action.

Laufende Forschungsprojekte

  • Novel inhibitors of the transcriptional coactivators Megakaryoblastic Leukemia 1 and 2 MKL1/2) for tumor therapy
  • Role of MKL1 for tumorigenesis
  • Liver-cancer targeting prodrugs

Kooperationspartner

  • Prof. Markus Heinrich
  • Prof. Andriy Mokhir
  • Prof. Svetlana Tsogoeva
  • Prof. Olaf Prante
  • Prof. Esther Zanin
  • Prof. Anja Bosserhoff
  • Prof. Claudia Günther

Publikationen

Kontakt

Department für Chemie und Pharmazie,

Nikolaus-Fiebiger-Str. 10,

91058 Erlangen

Weiterführende Links

https://www.chemistry.nat.fau.eu/muehlich-group/

Leitung

Prof. Dr. Andrea Buettner

Überblick Forschungsinhalte

VOC- bzw. Geruchsanalytik; Methodenentwicklung und –optimierung in Bezug auf die Detektion flüchtiger Biomarker in Humanproben (Urine, Schweiß, Atemgas)

Laufende Forschungsprojekte

Diverse öffentliche und (vertrauliche) Industrieprojekte zum Thema VOC-Analytik im Zusammenhang mit Atemgasdiagnostik

Methoden

Diverse Methoden zur Detektion Volatiler Organischer Verbindungen (VOCS) u.a. Gaschromatographie-Massenspektrometrie (GC-MS) in diversen Konfigurationen; Protonentauschreaktions-Massenspektrometrie (PTR-MS); GC-Ionenmobilitätsspektrometrie (GC-IMS)
Diese Methoden werden zur Untersuchung von humanen Emissionen und Atemgaskomponenten in Zusammenhang mit Erkrankungen/onkologischen Fragestellungen eingesetzt.

Desweiteren werden Methoden zu standardisierter und validierter Probenahme, Analyse, Diagnose, Digitalisierung und Data Science ebenso wie Prädiktion entwickelt.

Kooperationspartner

Dr. Jonathan Beauchamp, Fraunhofer IVV, Freising

Publikationen

Kontakt

Andrea Buetter: andrea.buettner(at)fau.de
Jonathan Beauchamp: jonathan.beauchamp(at)ivv.fraunhofer.de
Helene Loos: helene.loos(at)fau.de

Weiterführende Links

https://www.chemistry.nat.fau.eu/aroma-smell-research/

https://www.ivv.fraunhofer.de/de/produktwirkung/voc-analytik.html

Sonstige Anmerkungen

Der Lehrstuhl steht in enger Kooperation mit dem Fraunhofer IVV, Freising (Institutsleitung: Prof. Dr. Andrea Buettner)

Leitung

Prof. Dr. Andriy Mokhir

Überblick Forschungsinhalte

Cancer specific prodrugs activated by triggers present in tumor microenvironment. Examples of triggers: reactive oxygen species (ROS), nitric oxide, neutrophil elastase

Laufende Forschungsprojekte

Representative projects:

a) EU-funded FET open project NeutroCure: https://www.neutrocure.eu/

b) DFG-funded project “Cancer specific N-alkylaminoferrocene-based prodrugs”: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/260329470

Methoden

  • Synthesis of small molecules
  • in vitro tests in cell cultures
  • studies of modes of action / cellular activation mechanisms

Kooperationspartner

  • Prof. Dr. M. Herrmann and Prof. Dr. G. Schett (UKER)
  • Prof. Dr. M. Hoffmann (University Hospital of Schleswig-Holstein, Lübeck)
  • Prof. Dr. G. Kroemer (Institut Gustave Roussy, France)

Publikationen

https://www.chemie.nat.fau.de/ak-mokhir/publikationen/

Kontakt

Tel: +49 9131 85-65582

E-Mail: andriy.mokhir(at)fau.de

Weiterführende Links

https://www.chemie.nat.fau.de/ak-mokhir/

Leitung

Prof. Dr. rer. nat. habil. Dagmar Fischer

Überblick Forschungsinhalte

Die Gruppe fokussiert sich auf die Entwicklung von nanobasierten Wirkstoffträgersystemen auf der Basis von synthetischen und natürlichen Polymeren, mit einem besonderen Fokus auf nachhaltigen und grünen Herstellungskonzepten. Ein wesentlicher Aspekt liegt dabei auch auf der biopharmazeutischen Testung mit Testmodellen nach dem 3R-Konzept, um den Einfluss der physiologischen Körperumgebung über den gesamten Lebenszyklus der Nanosysteme zu erfassen. Zudem werden Nanosicherheitsuntersuchungen, Safe-by-Design-Konzepte und Qualitätssicherungskonzepte bearbeitet.

Laufende Forschungsprojekte

  • Sonosensitive Nanopartikel zur Tumortherapie (DFG)
  • nachhaltige Herstellungsmethoden zur Applikation von antitumoralen Naturstoffen (DFG-SFB)
  • Entwicklung neuer Polymersysteme und Archaeosomen zum Transport von therapeutischer siRNA und mRNA (DFG, BMWK)

Methoden

  • Nachhaltige Partikel-Herstellungen (Nanopartikel, Nanoemulsionen, Nanofasern, Nanovliese)
  • Gentherapie
  • Entwicklung applizierbarer Formulierungen und Verpackungen
  • physikochemische Charakterisierung und Lebenszyklustestung von Nanosystemen
  • schalenloses Hühnereimodell (Toxizität, Effizienz, Verteilung)
  • Verhalten an in vitro-Barrieren (Zellkulturen: Lunge, Darm, Haut, Tumoren, etc.)

Kooperationspartner

Wichtigste: Profs. Frank A. Müller, Ulrich S. Schubert, Thomas Heinze, Oliver Werz, Stefan Lorkowski, Kalina Peneva, Felix Schacher, Johannes Brendel, Thorsten Heinzel (Univ. Jena), Profs. Joachim Clement, Ingrid Hilger, Michael Hartmann, Drs. Cornelia Wiegand, Sandor Nietzsche, Falk Rauchfuß, (Uniklinik Jena), Prof. Jürgen Popp (IPHT Jena), Dr. Marianna Kulka (National Research Council Canada),Profs. Holger Hackstein, Susanne Mühlich, Dr. Benno Weigmann (FAU), Prof. Stefan Rupitsch (Univ. Freiburg), Prof. Klaus Liefeith (IBA Heiligenstadt), Prof. Premysl Mladenka (Univ. Hradec Kràlove, CR), Prof. Andreas Koeberle (Univ. Innsbruck)

Publikationen

Kontakt

Prof. Dr. Dagmar Fischer
Pharmazeutische Technologie und Biopharmazie
Cauerstr. 4 (Haus 6)
91058 Erlangen

Dagmar.fischer(at)fau.de

Weiterführende Links

Division of Pharmaceutical Technology and Biopharmacy › Department of Chemistry and Pharmacy (fau.eu)

 

Stand: 03/2023