Virus-basierte Therapien und Technologien

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Daran forschen wir

Im Fokus des Innovationsfelds mit Arbeitsgruppen in Stuttgart und Biberach stehen Konzepte und Lösungen für den Einsatz von Viren und Phagen zur gezielten Anwendung in der Medizin (Prävention, Therapie, Diagnostik) oder Biotechnologie sowie zur biointelligenten Nutzung. Das Leistungsangebot reicht dabei vom Genom-Engineering bis zur Prozessentwicklung im Labormaßstab.

Einen Schwerpunkt bildet das Engineering von Viren zu therapeutischen Wirkstoffen. Onkolytische Viren beispielsweise gelten als Hoffnungsträger in der Krebstherapie. Im Innovationsfeld wurde bereits eine virale Plattform auf Basis von Herpes Simplex-Virus Typ 1 (HSV-1) entwickelt. Die Fähigkeit von viralen Vektoren/Viren, genetische Informationen in Zellen zu transportieren und dort zu verankern, kann vielfältig genutzt werden, insbesondere für die Zell- und Gentherapie.

Bakteriophagen sind attraktive Alternativen für die Bekämpfung von antibiotikaresistenten Bakterien und technologisch vielfältig einsetzbar, etwa zur Herstellung von Antikörpern, als biointelligente Aktoren und Sensoren in der Fermentation oder beim Abbau von Biofilmen.

Darüber hinaus entwickeln wir Virus-like Particles (Virus-ähnliche Partikel) als Vakzine und zum zielgenauen Drug Delivery.

Komplette Entwicklungskette: Vom Virus-Engineering bis zur Analyse des Endprodukts

Die mit der Außenstelle Virus-basierte Therapien an beiden Standorten etablierten Kompetenzen umfassen die gesamte pharmazeutische Entwicklungskette viraler Therapeutika – beginnend beim molekularen Virus-Engineering zur Aktivitäts- und Effizienzsteigerung, über die Prozessentwicklung zur Herstellung therapeutischer Viren und deren Überwachung bis hin zu verbesserten Analysemethoden des Endproduktes und werden so signifikant zur Etablierung von onkolytischen Viren und Bakteriophagen als neue Wirkstoffklassen beitragen.

Virus-basierte Therapien und Technologien

Therapeutische Viren

Infektionsmechanismen von Viren zu verstehen, sie diagnostisch zu erfassen sowie Ansätze zur Therapie von Krebs und Gendefekten zu entwickeln, sind zentrale Anliegen unserer Forschung. Mittels viralem Genom-Engineering haben wir mit TheraVision eine vielseitig einsetzbare Virus-Engineering-Plattform etabliert. Unter anderem darauf aufbauend entwickeln wir neue Virus-, Zell- und Prozesstechnologien zur Produktion und präklinischen Prüfung neuer Virus-basierter Therapeutika.

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Virus-ähnliche Partikel

Zur Entwicklung virus-basierter Therapien statten wir Virus-like particles mit Antigenen aus, um sie beispielsweise als Vakzine einsetzen zu können. Ebenso entwickeln wir sie als Vehikel für ein zielgerichtetes »Drug Delivery«.

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Bakteriophagen

Bakteriophagen sind Viren, die spezifisch und ausschließlich Bakterien zerstören. Sie können u.a. für therapeutische Zwecke, zur bakteriellen Diagnostik und zum Abbau von Biofilmen eingesetzt werden. Wir beschäftigen uns mit dem wegweisenden Thema ihres anwendungsbezogenen Einsatzes zur gezielten Keimreduktion – therapeutisch gegen Karieserreger ebenso wie in technischen Umgebungen.

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Viruskultur und molekulare Diagnostik

Viruskultur und Virusnachweis

Mit unserer Erfahrung und Infrastruktur bieten wir die Kultivierung und Herstellung ausgewählter Viren an. Zur Charakterisierung und weiteren Untersuchung stehen eine Reihe von Assays zur Verfügung. Ein Spezialgebiet ist das virale Genom-Engineering, mit dem wir Viren für verschiedenste Zwecke maßschneidern.

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PCR-Technologien

PCR-basierte Technologien bilden die Grundlage zur schnellen Identifizierung und Quantifizierung von Pathogenen. Wir entwickeln vor allem Multiplex-PCR-Systeme zum hochparallelen Nachweis von Pathogenen. Auf ihrer Basis können für Kunden aus Unternehmen, Kliniken und Forschungseinrichtungen Verfahren zur Diagnostik von Viren, Pilzen und Bakterien entwickelt werden.

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Array-Technologien

Mit langjähriger Erfahrung entwickeln wir auf Nukleinsäuren oder Proteinen beruhende Microarrays als effektive Nachweissysteme für Erreger von Sepsis oder Hautinfektionen, den Nachweis von Resistenzen oder die Diagnose respiratorischer Erkrankungen: vom Sondendesign bis zur Immobilisierung mit Kontaktprintingverfahren.

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WasserCheck

Das Fraunhofer IGB und die AQA GmbH haben ein Verfahren entwickelt, das es jedem Haushalt ermöglicht, sein Trinkwasser selbst zu testen.

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NALFA – Schnelle Detektion pathogener Viren

Für Herpes simplex Virus 1 haben wir einen nukleinsäurebasierten Lateral Flow Assay zur schnellen Vor-Ort-Diagnostik etabliert. Der LFA eignet sich auch für SARS-CoV-2.

zum Projekt

Leistungsangebot

Infektionsbiologie und Array-Technologien

Herstellung, Kultur und Charakterisierung von humanpathogenen Viren

Viren sind kleinste Erreger, die Mensch und Tier in großer Vielfalt bedrohen und zu Krankheiten führen. Ihre Infektionsmechanismen zu verstehen, sie diagnostisch zu erfassen sowie Ansätze zur gezielten Prävention (Vakzine) und Therapie (antivirale Moleküle) zu entwickeln, sind zentrale Anliegen der Arbeitsgruppe von Prof. Bailer.

Mit unserer virologischen, zellbiologischen und molekularbiologischen Erfahrung und Infrastruktur bieten wir die Kultivierung, Herstellung und den Nachweis von ausgewählten humanpathogenen Viren an. Zur Charakterisierung und weiteren Untersuchung stehen direkte und indirekte Nachweismethoden zur Verfügung.

Leistungsangebot

Viruskultur (Quantifizierung, Reinigung, Charakterisierung von Viren)
Testung von antiviralen Molekülen und Charakterisierung ihrer Wirkweise
Analyse von Virus-Virus- und Virus-Wirts-Proteininteraktionen
2D-Infektionssysteme
Virusdiagnostik mittels Bioanalyzer, PCR, RT-qPCR, Microarray und ELISA
Differenzierung von bakteriellen, viralen und fungalen Erkrankungen
Virus-Engineering (Herpesviren)

Viren: Herpesviren (HSV-1, HSV-2, VZV, EBV), Polioviren, Influenza-Viren können im L2/S2-Bereich produziert, konzentriert und gereinigt werden.

Diagnostik

Zur Charakterisierung der Viren stehen eine Reihe von virologischen Assays zur Verfügung:

Viraler Plaque-Assay
TCID50 Assay
Analyse der Wachstumskinetik
ELISA

Zum Nachweis von Erreger-Genomen stehen molekularbiologische Assays bereit:

Bioanalyzer
PCR
RT-qPCR

Zur Analyse von Protein-Wechselwirkungen (auch im Hochdurchsatz) werden das Hefe-2-Hybridsystem, der Lumier- und der BRET-Assay eingesetzt. Indirekte Immunfluoreszenzanalyse mittels Konfokalmikroskopie gehört zu den Standardmethoden.

Publikationen

Infomaterialien

Produktblatt »DNA-Microarrays – Erregernachweis, Resistenzdetektion, Genexpressionsanalyse«

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Ausgewählte Publikationen

Heese, R.; Wetschky, J.; Rohmer, C.; Bailer, S.M.; Bortz, M. Fast and Non-Invasive Evaluation of Yeast Viability in Fermentation Processes Using Raman Spectroscopy and Machine Learning. Beverages 2023, 9, 68. doi: https://doi.org/10.3390/beverages9030068

Bailer, S. M.; Rohmer, C.; Rother, D.; Epting, K. Potenzialanalyse Virus-basierte Therapien - Neue Therapieformen und deren Translation in die Klinik : Abschlussbericht. (2023). Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB.

Lieber, D.; Bailer S. M. (2013)
Determination of HSV-1 infectivity by plaque assay and a luciferase reporter cell line
Methods Mol Biol. 1064: 171-181. doi: 10.1007/978-1-62703-601-6_12.

Striebinger, H.; Koegl, M.; Bailer, S. M. (2013)
A high-throughput yeast two-hybrid protocol to determine virus-host protein interactions
Methods Mol Biol. 1064: 1-15. doi: 10.1007/978-1-62703-601-6_1.

Lenac Roviš, T.; Bailer, S. M.; Pothineni, V. R.; Ouwendijk, W. J.; Šimić, H., Babić, M.; Miklić, K.; Malić, S.; Verweij, M. C.; Baiker, A.; Gonzalez, O.; von Brunn, A.; Zimmer, R.; Früh, K.; Verjans, G. M., Jonjić, S; Haas, J. (2013)
Comprehensive analysis of varicella-zoster virus proteins using a new monoclonal antibody collection
J Virol. 87(12): 6943-6954. doi: 10.1128/JVI.00407-13.

Wissenschaftliche Publikationen

Jahr Year	Titel/Autor:in Title/Author	Publikationstyp Publication Type
2024	TheraVision: Engineering platform technology for the development of oncolytic viruses based on herpes simplex virus type 1 Funk, Christina; Uhlig, Nadja; Ruzsics, Zsolt; Baur, Florentin; Peindl, Matthias; Nietzer, Sarah; Epting, Karina; Vacun, Gabriele; Dandekar, Gudrun; Botteron, Catherine; Werno, Christian; Grunwald, Thomas; Bailer, Susanne	Zeitschriftenaufsatz Journal Article
2023	Fast and Non-Invasive Evaluation of Yeast Viability in Fermentation Processes Using Raman Spectroscopy and Machine Learning Heese, Raoul; Wetschky, Jens; Rohmer, Carina; Bailer, Susanne; Bortz, Michael	Zeitschriftenaufsatz Journal Article
2022	Thermal inactivation of the corona virus (SARS-CoV-2) in air volumes Schlott, André; Hutsch, Thomas; Sauer, Eileen; Wetschky, Jens; Hessel, Jana; Bailer, Susanne; Laubert, John; Lösch, Stefan	Zeitschriftenaufsatz Journal Article
2022	Peptides from the sequence of the complement factor d for medical use, especially for the treatment of ebv-associated diseases Bailer, Susanne; Sauer, Eileen	Patent
2022	Platform vector for modular and simplified insertion of transgenes into Alphaherpesvirinae Bailer, Susanne; Funk, Christina	Patent
2021	Impfstoffe günstig herstellen - Neues Verfahren zur Inaktivierung von Erregern in Flüssigkeiten Thoma, Martin; Fertey, Jasmin; Gotzmann, Gaby; Bailer, Susann	Zeitschriftenaufsatz Journal Article
2021	An AZT Analog with Strongly Pairing Ethynylpyridone Nucleobase and Its Antiviral Activity against HSV1 Han, J.; Funk, C.; Eyberg, J.; Bailer, S.; Richert, C.	Zeitschriftenaufsatz Journal Article
2021	The HSV1 Tail-Anchored Membrane Protein pUL34 Contains a Basic Motif That Supports Active Transport to the Inner Nuclear Membrane Prior to Formation of the Nuclear Egress Complex Funk, Christina; Marques, Debora; Ott, M.; Raschbichler, V.; Bailer, Susanne	Zeitschriftenaufsatz Journal Article
2020	Patterns of autologous and nonautologous interactions between core nuclear egress complex (NEC) proteins of a-, v- and g-herpesviruses Häge, S.; Sonntag, E.; Borst, E.M.; Tannig, P.; Seyler, L.; Bäuerle, T.; Bailer, S.; Lee, C.-P.; Müller, R.; Wangen, C.; Milbradt, J.; Marschall, M.	Zeitschriftenaufsatz Journal Article
2020	Cold atmospheric plasma as antiviral therapy - effect on human herpes simplex virus type 1 Bunz, O.; Mese, K.; Funk, C.; Wulf, M.; Bailer, S.; Piwowarczyk, A.; Ehrhardt, A.	Zeitschriftenaufsatz Journal Article
2019	Comprehensive analysis of nuclear export of herpes simplex virus type 1 tegument proteins and their Epstein-Barr virus orthologs Funk, Christina; Raschbichler, Verena; Lieber, Diana; Wetschky, Jens; Arnold, Eileen; Leimser, Jacqueline; Biggel, Michael; Friedel, Caroline C.; Ruzsics, Zsolt; Bailer, Susanne	Zeitschriftenaufsatz Journal Article
2018	Nuclear egress of TDP-43 and FUS occurs independently of Exportin-1/CRM1 Ederle, Helena; Funk, Christina; Abou-Ajram, Claudia; Hutten, Saskia; Funk, Eva B.E.; Kehlenbach, Ralph H.; Bailer, Susanne; Dormann, Dorothee	Zeitschriftenaufsatz Journal Article
2017	Begomoviral Movement Protein Effects in Human and Plant Cells Krapp, S.; Schuy, C.; Greiner, E.; Stephan, I.; Alberter, B.; Funk, C.; Marschall, M.; Wege, C.; Bailer, S.; Kleinow, T.; Krenz, B.	Zeitschriftenaufsatz Journal Article
2017	Herpesviral vectors and their application in oncolytic therapy, vaccination, and gene transfer Bailer, S.; Funk, C.; Riedl, A.; Ruzsics, Z.	Zeitschriftenaufsatz Journal Article
2017	Venture from the Interior-Herpesvirus pUL31 Escorts Capsids from Nucleoplasmic Replication Compartments to Sites of Primary Envelopment at the Inner Nuclear Membrane Bailer, S.	Zeitschriftenaufsatz Journal Article
2016	Subcellular trafficking and functional relationship of the HSV-1 glycoproteins N and M Striebinger, Hannah; Funk, Christina; Raschbichler, Verena; Bailer, Susanne M.	Zeitschriftenaufsatz Journal Article
2016	Genusstauglich? - Hygienische Wasseruntersuchung per Schnelltest Bailer, Susanne	Zeitschriftenaufsatz Journal Article
2016	Asna1/TRC40 that mediates membrane insertion of tail-anchored proteins is required for efficient release of Herpes simplex virus 1 virions Ott, Melanie; Marques, Débora; Funk, Christina; Bailer, Susanne M.	Zeitschriftenaufsatz Journal Article
2016	Pathogens inactivated by low-energy-electron irradiation maintain antigenic properties and induce protective immune responses Fertey, Jasmin; Bayer, Lea; Grunwald, Thomas; Pohl, Alexandra; Beckmann, Jana; Gotzmann, Gaby; Portillo Casado, Javier; Schönfelder, Jessy; Rögner, Frank-Holm; Wetzel, Christiane; Thoma, Martin; Bailer, Susanne M.; Hiller, Ekkehard; Rupp, Steffen; Ulbert, Sebastian	Zeitschriftenaufsatz Journal Article
2015	The herpes simplex virus protein pUL31 escorts nucleocapsids to sites of nuclear egress, a process coordinated by its N-terminal domain Funk, C.; Ott, M.; Raschbichler, V.; Nagel, C.H.; Binz, A.; Sodeik, B.; Bauerfeind, R.; Bailer, S.	Zeitschriftenaufsatz Journal Article
2015	Subcellular trafficking and functional importance of Herpes simplex virus type 1 Glycoprotein M domains Striebinger, Hannah; Zhang, Jie; Ott, Melanie; Funk, Christina; Radtke, Kerstin; Duron, Johanne; Ruzsics, Zsolt; Haas, Jürgen; Lippé, Roger; Bailer, Susanne	Zeitschriftenaufsatz Journal Article
2014	Single-stranded DNA catalyzes hybridization of PCR-products to microarray capture probes Dally, S.; Rupp, S.; Lemuth, Karin; Hartmann, S.C.; Hiller, Ekkehard; Bailer, S.; Knabbe, C.; Weile, J.	Zeitschriftenaufsatz Journal Article
2014	Identification of human pathogenic fungi via DNA-Microarray analysis for clinical applications Mayer, L.S.L.; Hartmann, S.C.; Cavalar, M.; Weile, J.; Rothacher, P.; Boven, K.-H.; Bailer, S.; Rupp, S.	Zeitschriftenaufsatz Journal Article
2013	Identification of human pathogenic fungi via DNA-Microarray analysis for clinical applications Mayer, L.S.L.; Hartmann, S.C.; Cavalar, M.; Weile, J.; Rothacher, P.; Boven, K.-H.; Lemuth, Karin; Bailer, S.M.; Rupp, S.	Konferenzbeitrag Conference Paper
2013	Mouse cytomegalovirus egress protein pM50 interacts with cellular endophilin-A2 Lemnitzer, Frederic; Raschbichler, Verena; Kolodziejczak, Dominika; Israel, Lars; Imhof, Axel; Bailer, Susanne M.; Koszinowski, Ulrich; Ruzsics, Zsolt	Zeitschriftenaufsatz Journal Article
2013	A high-throughput yeast two-hybrid protocol to determine virus-host protein interactions Striebinger, H.; Koegl, M.; Bailer, S.	Aufsatz in Buch Book Article
2013	Determination of HSV-1 infectivity by plaque assay and a luciferase reporter cell line Lieber, D.; Bailer, S.	Aufsatz in Buch Book Article
2013	DNA-Microarrays in der Diagnostik Dally, S.; Hartmann, S.C.; Rupp, S.; Bailer, S.	Zeitschriftenaufsatz Journal Article
2013	Comprehensive analysis of varicella-zoster virus proteins using a new monoclonal antibody collection Rovis, T.L.; Bailer, S.; Pothineni, V.R.; Ouwendijk, W.J.D.; Simic, H.; Babic, M.; Miklic, K.; Malic, S.; Verweij, M.C.; Baiker, A.; Gonzalez, O.; Brunn, A. von; Zimmer, R.; Früh, K.; Verjans, G.M.G.M.; Jonjic, S.; Haas, J.	Zeitschriftenaufsatz Journal Article
2012	NEX-TRAP, a novel method for in vivo analysis of nuclear export of proteins Raschbichler, V.; Lieber, D.; Bailer, S.	Zeitschriftenaufsatz Journal Article
2012	Identification of human pathogenic moulds and yeasts via Lab-on-a-chip system Mayer, L.S.L.; Hartmann, S.C.; Boven, K.H.; Cavalar, M.; Rothacher, P.; Weile, J.; Bailer, S.M.; Rupp, S.	Konferenzbeitrag Conference Paper
2012	10th anniversary of the GfV workshop "Cell Biology of viral infections" Bailer, S.; Wodrich, H.	Zeitschriftenaufsatz Journal Article
2012	Cross-presentation and genome-wide screening reveal candidate T cells antigens for a herpes simplex virus type 1 vaccine Jing, L.; Haas, J.; Chong, T.M.; Bruckner, J.J.; Dann, G.C.; Dong, L.; Marshak, J.O.; McClurkan, C.L.; Yamamoto, T.N.; Bailer, S.; Laing, K.J.; Wald, A.; Verjans, G.M.; Koelle, D.M.	Zeitschriftenaufsatz Journal Article
2007	A novel conserved nuclear localization signal is recognized by a group of yeast importins Fries, T.; Betz, C.; Sohn, K.; Caesar, S.; Schlenstedt, G.; Bailer, S.	Zeitschriftenaufsatz Journal Article

Diese Liste ist ein Auszug aus der Publikationsplattform Fraunhofer-Publica

This list has been generated from the publication platform Fraunhofer-Publica

Projekte

Anti-Corona-Projekte

Impfstoffentwicklung

CoroVacc – Attenuierter SARS-CoV-2-Impfstoff

Entwicklung eines SARS-CoV-2-Impfstoffs auf Basis von attenuierten Träger-Viren.

Aufgrund einer modularen Herangehensweise durch die Fraunhofer-Institute IGB und IZI kann das Trägervirus mit SARS-CoV-2-spezifischen Antigenen kurzfristig entwickelt und hinsichtlich seiner Impfwirkung getestet werden.

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Virusnachweis

ViProTeFa – Entwicklung und Aufbau einer Virus-Protection-Test-Facility

Die Fraunhofer‑Institute IPA und IGB wollen eine weltweit einzigartige Testeinrichtung zur Qualifizierung von Schutzeinrichtungen und -maßnahmen aufbauen. Ziel ist die standardisierte Prüfung von Ausrüstung und Reinigungsvorgängen und die Erarbeitung eines weithin gültigen Standards bzw. einer Norm.

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Virusnachweis

AVATOR – Thermische Inaktivierung von Aerosol-getragenen Viren

Eine erhöhte Infektionsgefahr mit SARS‑CoV‑2 geht von Aerosolen aus. Hier setzt das Vorhaben Virus‑Grill an: Durch die Inaktivierung von Viren mittels Erhitzung der Luft soll die Infektionswahrscheinlichkeit über in der Raumluft schwebende Tröpfchen vermindert werden.

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Virusnachweis

Healthy Air Initiative – Beratungszentrum für gesunde Raumluft

Die »Healthy Air Initiative« zielt darauf ab, Unternehmen schnell und praxisnah wissenschaftlich fundierte Lösungen zur Reduzierung der Virusübertragung durch Aerosole aufzuzeigen. Hierfür werden praktikable Lüftungskonzepte zur Aerosolvermeidung entwickelt und Anlaufstellen zur Beratung geschaffen.

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