10.04.2012
NewsInterviews

Chemische Substanzen unter der Lupe

Erste Zwischenbilanz zu EU-Openscreen

  • V.l.n.r.: Bahne Stechmann, Ronald Frank, Martin McLean, Anne Höner, Leibniz-Institut für Molekulare Pharmakologie (FMP). Fotografin: Silke OßwaldV.l.n.r.: Bahne Stechmann, Ronald Frank, Martin McLean, Anne Höner, Leibniz-Institut für Molekulare Pharmakologie (FMP). Fotografin: Silke Oßwald

EU-Openscreen: Im Rahmen des EU-Projektes wollen europäische Forschungseinrichtungen ihre Hochtechnologielabore für die systematische Testung (Screening) von chemischen Substanzen auf biologische Wirkungen vernetzen und ihr Wissen zentral zusammenführen.

Ein Jahr nach Projektbeginn trafen sich im November 2011 über 100 Vertreter aus Wissenschaft, Industrie und Politik zum ersten Stakeholder-Meeting. Es bot ein Forum für Fachdiskussionen, deren Ergebnisse in die strategische Ausrichtung von EU-Openscreen einfließen sollen. Im GIT-Interview zieht Dr. Ronald Frank, Koordinator am Leibniz-Institut für Molekulare Pharmakologie in Berlin, eine erste Zwischenbilanz.

GIT Labor-Fachzeitschrift: Am 1. November 2010 startete die Initiative in Brüssel. Was war der Auslöser?

Dr. R. Frank: 2004 reichte das deutsche Netzwerk ChemBioNet (www.chembionet.de) einen Antrag zur Bildung einer europäischen Variante unter dem Namen EU-Openscreen ein. Es baut auf den bereits bestehenden nationalen Netzwerken und Einrichtungen auf und ist mit ähnlichen Konsortien in den USA und Australien verbunden.

Das ESFRI-Forum (European Strategy Forum on Research Infrastructures) hat daraufhin EUOpenscreen, die Europäische Forschungsinfrastruktur offener Screening-Plattformen für die Chemische Biologie, als essentiell im Bereich der biologischen und medizinischen Forschung eingestuft und 2008 in seine Roadmap aufgenommen.

Die Aufnahme in die ESFRI-Roadmap erlaubte es uns, einen Antrag auf Projektförderung einer Vorbereitungsphase (Preparatory Phase) zu stellen. Der Antrag war erfolgreich und das dreijährige Projekt startete am 1. November 2010. Das Kick-Off Meeting zum Projektbeginn fand am 22. und 23. November 2010 in Brüssel statt.

Welche Aufgaben soll dieses europäische Netzwerk erfüllen?

Dr. R. Frank: Es wird bioaktive chemische Substanzen für alle Gebiete der Lebenswissenschaften bereitstellen, wie Biologie, Biotechnologie, Medizin, Agrar- und Umweltwissenschaften uvm. Die Substanzen werden von Wissenschaftlern als Werkzeuge genutzt, um molekulare Mechanismen biologischer Prozesse zu untersuchen.

Die Ergebnisse werden tiefe Einblicke in die Wirkungsweise der Substanzen geben und die Entwicklung neuer Medikamente und vieler anderer Produkte inspirieren.

Durch das systematische Testen (Screening) großer Substanzsammlungen wird ein umfangreiches Wissen über deren Nutzungsmöglichkeiten und Risiken für den Menschen und seine Umwelt gesammelt. Kernaufgabe ist die Durchführung von Hochdurchsatz- Screening-Projekten an ausgewählten, spezialisierten Servicezentren.

Diese werden eine gemeinsame Substanzbibliothek (European Chemical Biology Library, ECBL) nutzen, vollautomatisierte Anlagen wie Hochdurchsatz-Roboterstraßen mit anspruchsvollen Ausleseinstrumenten bereitstellen und ihre breite Erfahrung mit unterschiedlichsten biologischen Testsystemen einbringen. Die Projekte werden nach wissenschaftlicher Exzellenz, Neuheit und technischer Machbarkeit ausgewählt.

Alle Screening-Ergebnisse, Protokolle und chemische Informationen werden in einer zentralen Datenbank (European Chemical Biology Database, ECBD) gesammelt und stehen dann der Gemeinschaft zur Verfügung. Diese wird am European Bioinformatics Institute des EMBL (EMBLEBI) entwickelt und gepflegt und wird Verknüpfungen mit anderen lebenswissenschaftlichen Datenbanken ermöglichen. Die Politik des offenen Zugangs (open access) wird Sperrfristen für sensible Daten erlauben, um zunächst Schutzrechte zu sichern und Veröffentlichungen zu realisieren.

Bis 2013 befindet sich das Projekt noch in der so genannten Vorbereitungsphase. Was sind die Ziele in dieser Zeit und wie sollen die bereitgestellten 3,7 Mio. € verwendet werden?

Dr. R. Frank: Ziel der Vorbereitungsphase ist die Erstellung eines kompletten Geschäftsplans, der alle rechtlichen, finanziellen, technischen und administrativen Aspekte für den Aufbau und den Betrieb der geplanten europäischen Infrastruktur regelt. Wir streben an, als zukünftige Rechtsform ein ERIC (European Research Infrastructure Consortium) zu gründen, an dem sich mehrere Länder beteiligen.

Wir haben hochrangige Vertreter aus Wissenschaft, Wirtschaft und Verwaltung als Experten in verschiedene Beratergruppen einbinden können. Neben einer Reihe von Arbeitstreffen wird auch eine große wissenschaftliche Konferenz (http://ecbs2012.eu/), drei große Jahrestreffen sowie ein Kick-Off, eine Zwischenbegutachtung und ein Abschlusstreffen abgehalten.

Im November 2011 fand in Berlin das erste Stakeholder-Meeting aller beteiligten europäischen Partner und internationalen Förderer statt. Welche Impulse haben Sie von dort mitgenommen?

Dr. R. Frank: Wir waren sehr erfreut über das große Interesse, unserer Einladung zu folgen und an dem Stakeholder-Meeting teilzunehmen (über 100 Teilnehmer). Nach einem Jahr Arbeit in der Vorbereitungsphase war das Treffen von uns als ein intensiver Austausch mit den Experten geplant, um Ideen, Kritik und generelle Einschätzungen für die weitere Planung zu erhalten.

Hier war die Form des „World Cafe“ sehr effektiv und ertragreich. Nach einer Begrüßung und allgemeinen Information haben alle Teilnehmer in kleineren Gruppen mit wechselnder Zusammensetzung über für uns wichtige Themen diskutiert, den Diskussionsverlauf schriftlich festgehalten, am Ende zusammengefasst und wichtige Schlussfolgerungen präsentiert.

Die Notwendigkeit einer europäischen Forschungsinfrastruktur für chemische Biologie, die allen europäischen Forschern Zugang zu den modernsten Ressourcen und Technologien bietet und global kompetitive Arbeitsmöglichkeiten auf dem Gebiet der Wirkstoffforschung schafft, wird durchweg als sehr hoch eingeschätzt. Unser Konzept mit einem breiten Ansatz, auch über die pharmazeutische Forschung hinaus, alle Bereiche der Lebenswissenschaften einzubinden, wird sehr unterstützt.

Das hat uns bestärkt, die eingeschlagene Richtung konsequent weiter zu verfolgen. Die zukünftigen Nutzer der Forschungsinfrastruktur erwarten eine hohe Professionalität unserer Dienstleistung, die hohe Qualitätskriterien erfüllen muss; entsprechende Standards müssen bei der Auswahl der Screening-Zentren gefordert werden. Eine schnelle Veröffentlichung der Ergebnisse in der zentralen Datenbank (open access) zur Nutzung des gesammelten Wissens durch die breite Allgemeinheit wurde ausdrücklich empfohlen.

Es gibt bereits viele Substanzbanken und Datenbanken. Warum reichen diese Plattformen nicht aus, welche Substanzen sollen gesammelt werden?

Dr. R. Frank: In den vergangenen zehn Jahren wurden akademische Screening-Plattformen verschiedenster Größe an ausgewählten Institutionen etabliert: die französische Chimiothèque Nationale war eine der Ersten und das von den NIH in den USA finanzierte Molecular Libraries Program (MLP) ist bisher die Größte.

Betrachtet man jedoch die unbegrenzte Vielfalt möglicher chemischer Verbindungen und das breite Spektrum wissenschaftlicher Fragestellungen, können einzelne Plattformen den wissenschaftlichen und industriellen Bedarf nicht ausreichend decken, weil die chemische Diversität ihrer Substanzsammlungen und ihre biologischen und technischen Möglichkeiten begrenzt bleiben.

Ein Zusammenschluss mehrerer Zentren mit ihren speziellen Expertisen und Ressourcen ist der beste Weg, diese Limitierungen zu überwinden. Die Sammlung basiert auf dem Expertenwissen der europäischen Chemiker und wird im Netzwerk der Screening-Einrichtungen durch jährlich hunderte von Assays profiliert. Sie soll derart zusammengestellt werden, dass sie in optimaler Weise die Ansprüche der Nutzergemeinschaft bedient und eine hohe Wahrscheinlichkeit erreicht, relevante aktive Moleküle in der Mehrzahl der Screening-Projekte zu finden und ein breites Wissen über die Wirkungen von chemischen Substanzen hervorzubringen.

Diese Substanzsammlung zu entwerfen, ist eine wichtige Aufgabe in der Vorbereitungsphase. Folgende Segmente sind in der Planung: eine diversitätsorientierte Sammlung von 100.000 bis 200.000 kommerziell erhältlichen Substanzen, ausgewählt nach Kriterien europäischer Cheminformatiker, ca. 100.000 zugelassene Medikamente und umweltrelevante Chemikalien, eine akademische Bibliothek von rund 100.000 proprietären Substanzen aus chemischen Laboren oder KMU (klein- und mittelständische Unternehmen).

Es existieren bereits 40.000 Substanzen der französischen Chimiothèque Nationale und 10.000 Substanzen des ChemBioNet. Angebote von weiteren Laboren, Konsortien und KMU signalisieren, dass dieses Teilsegment kontinuierlich mit neuen chemischen Substanzen vergrößert werden kann. Einen erheblichen Anteil werden auch Naturstoffe bilden, die von der Industrie eher vernachlässigt werden.

Soll eine physische oder virtuelle Substanzbank angelegt werden?

Dr. R. Frank: Die Substanzen sollen physikalisch zentral gesammelt und gepflegt und von dort an die Partnerzentren in Europa für die Screening- Experimente verteilt werden.

Welche Organisationen sind bei diesem europaweiten Projekt involviert?

Dr. R. Frank: In seiner gegenwärtigen Vorbereitungsphase sind 18 Partner aus 12 Ländern beteiligt. Jedes wissenschaftliche Partnerzentrum ist ein Knoten im jeweiligen nationalen Netzwerk und repräsentiert die Gemeinschaft der Chemischen Biologie. EMBL-EBI, eine internationale Organisation mit Standort in England, nimmt mit seiner europäischen Kompetenz in Bioinformatik teil.

Weitere Teilnehmer sind CNRS, BMBF, WGL und HGF. Assoziierte Partner repräsentieren die Länder Belgien, Estland, Portugal und Rumänien. Sollen die Unternehmen, die von der Arbeit profitieren, an der Finanzierung beteiligt werden? Dr. R. Frank: Die Nutzung der Infrastruktur kann nicht umsonst sein. Projektanträge werden nach der wissenschaftlichen Qualität, Neuheit und technischen Machbarkeit des vorgeschlagenen Forschungsvorhabens begutachtet.

Die Anträge werden auf der Grundlage ihrer wissenschaftlichen Exzellenz als Hauptkriterium priorisiert. Dieses Auswahlverfahren gilt für alle Nutzer gleichermaßen, jedoch werden unterschiedliche Kostenmodelle angelegt für Nutzer aus (a) europäischen Partnerländern, (b) europäischen Nicht- Partnerländern, (c) Drittstaaten, und (d) der Industrie. Die Partnerinstitute decken die Kosten für die Bereitstellung und Wartung der Infrastruktur.

Die laufenden Kosten der Projekte (einschließlich Gehälter, Verbrauchsmaterialien und Wartung der Substanzsammlung) müssen durch Nutzungsentgelte mitfinanziert werden, die entweder direkt durch den Benutzer (eigene Drittmittel, nationale/ europäische Zuschüsse) und/oder durch die Infrastruktur (nationale oder europäische Förderungen; z. B. „I3 - Integrated Infrastructure Initiative“) zur Verfügung gestellt werden. Dienstleistungen im Rahmen von Verbundvorhaben mit privaten Organisationen werden zu marktüblichen Preisen oder Vollkosten plus Gewinn kalkuliert.

Im November 2013 wird die Vorbereitungsphase abgeschlossen sein. Bitte geben Sie uns einen Ausblick, wie es danach weitergehen wird?

Dr. R. Frank: Die interessierten Länder werden am Ende der Vorbereitungsphase eine gemeinsame Absichtserklärung unterzeichnen, die den Zeitraum der Konstruktionsphase bis zum Inkrafttreten des ERIC überbrücken wird. Ein Antrag auf Einrichtung eines ERIC wird unmittelbar zu Beginn der Konstruktionsphase bei der Europäischen Kommission eingereicht.

Während dieser Phase wird das Central Office eingerichtet, die gemeinsame Substanzsammlung und -lagerung aufgebaut, sowie alle weiteren erforderlichen Dienste vorbereitet. Eine Kerngruppe von nationalen Infrastrukturen soll bereits in der Vorbereitungsphase ausgewählt werden. Dazu wird ein Kriterienkatalog erstellt und mit allen Beteiligten abgestimmt.

Entscheidend für die Auswahl der Partner-Zentren ist eine nachgewiesene Fachkompetenz, das Vorhandensein ausreichender Ressourcen zum Betrieb einer Hochdurchsatz-Screening-Plattform, die Bereitschaft, mindestens zehn Screening-Projekte pro Jahr für externe Nutzer durchzuführen, und die dazu erforderliche administrative Kompetenz.

Viele der Partnerzentren können durch einen Ausbau ihrer Kapazität (Geräte und Personal) operativ werden. Eine Testphase des Datenbankprototyps ist bereits Bestandteil der Vorbereitungsphase, so dass die ECBD bereits mit Beginn der zwölfmonatigen Konstruktionsphase (Nov. 2013 – Okt. 2014) betriebsbereit sein wird. Wir rechnen damit, dass in der operativen Phase bis zu 200 Projekte pro Jahr durchgeführt werden können.

▶ ▶Kontakt

Dr. Ronald Frank

Koordinator von EU-Openscreen

Leibniz-Institut für Molekulare Pharmakologie (FMP)

im Forschungsverbund Berlin e.V.

office@eu-openscreen.eu

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