Fachgruppe Organische Chemie und Medizinalchemie
«Mit unseren medizinalchemischen Kenntnissen, strukturbasiertem Design und organischer Synthese entwickeln wir neue Behandlungsmöglichkeiten für Patienten.»
Im Fokus der Fachgruppe Organische Chemie und Medizinalchemie liegen die Synthese und Analytik komplexer Moleküle im Grenzbereich zwischen der Chemie und Biologie.
Kompetenzen
Medizinalchemie
- SNF-Sinergia-Projekt zur antiviralen Wirkstoffforschung am ICBT
- Das krankheitsverursachende Protein mit den eigenen Waffen schlagen
Im Bereich der Medizinalchemie steht die Entwicklung pharmakologisch aktiver Substanzen mit universitären Partnern und der Industrie im Vordergrund. Dies beinhaltet die gesamte Wertschöpfungskette von der Selektion des Targets bis hin zum klinischen Kandidaten:
- Strukturelle Analyse des Targetproteins anhand von Röntgenstrukturanalysen
- NMR-Bindungsstudien von Inhibitoren an Proteine
- Strukturbasiertes Design von neuen und patentierbaren Inhibitoren
- Intensiver Einsatz des computational drug designs (docking, scaffold hopping)
- Mehrstufige organische Synthesen der Inhibitoren
- Erarbeitung von Struktur-Aktivität-Beziehungen (SAR)
Ausgewählte Publikationen
- Von der Natur inspiriertes Wirkstoffdesign: kristallographische Detektion eines selbstgenerierten Inhibitor‐Grundgerüsts / F. M. Gall, D. Hohl, D. Frasson, T. Wermelinger, P. R. E. Mittl, M. Sievers, R. Riedl, Angew. Chem. 2019, 131, 4091.
- Eine strukturelle Evaluierung medizinalchemischer Strategien gegen Wirkstoffresistenzen / S. Agnello, M. Brand, M. F. Chellat, S. Gazzola, R. Riedl, Angew. Chem. 2019, 131, 3336.
- Pseudouridimycin: das erste Nukleosid‐Analogon, das bakterielle RNA‐Polymerase selektiv inhibiert / M. F. Chellat, R. Riedl, Angew. Chem. 2017, 129, 13364.
- Antibiotikaresistenzen gezielt überwinden / Chellat, Mathieu; Raguž, Luka; Riedl, Rainer - Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 6600-6626; Angew.Chem. 2016, 128, 6710–6738.
- Molecular recognition of the catalytic zinc (II) ion in MMP-13: Structure-based evolution of an allosteric inhibitor to dual binding mode inhibitors with improved lipophilic ligand efficiencies / Fischer, Thomas; Riedl, Rainer - invited article for the Special Issue «Enzyme-Inhibitor Interaction as Examples of Molecular Recognition»Int. J. Mol. Sci. 2016, 17, 314. Front cover story 3/2016.
- Allosteric and Active Site Binding Motifs: De novo Generation of Target Selectivity and Potency via Natural-Product-Derived Fragments / Lanz, Jan; Riedl, Rainer - ChemMedChem. 2015, 10, 451–454. Front cover story 3/2015.
- Strategic Targeting of Multiple Water-Mediated Interactions: A Concise and Rational Structure-Based Design Approach to Potent and Selective MMP-13 Inhibitors / Fischer, Thomas; Riedl, Rainer - ChemMedChem. 2013, 8, 1457-1461. Cover story 9/2013.
Organische Synthese + Synthetische Methodik
Im Bereich der Organischen Synthese und der Synthetischen Methodik stehen mehrstufige Synthesen von Katalysatoren und pharmazeutischen Wirkstoffen (API) im Vordergrund. Unsere Schlüsselkompetenz Organische Synthese erlaubt es uns, eine flexible Forschungsstrategie in den Bereichen Katalysatorentwicklung und Medizinalchemie zu verfolgen und diese auch in industrielle Kooperationen einzubringen.
Gezielt ausgebaut wurden die Kompetenzen im Bereich der neuen Synthesetechnologien Mikroreaktionstechnik, mikrowellenunterstützte Reaktionen, Festphasensynthese, parallele Synthese und Druckreaktionen.
Organische Analytik + Strukturaufklärung
Im Bereich der Organischen Analytik und Strukturaufklärung mittels NMR-Spektroskopie und LC-MS besteht eine langjährige Erfahrung. Neben Routineanalysen von kleinen organischen Molekülen im Dienstleitungsbereich werden auch Forschungsaktivitäten im Bereich der Isolation, Identifikation und medizinalchemischen Optimierung biogener Wirkstoffe verfolgt.
Cheminformatik
Im Schwerpunkt der Cheminformatik werden IT-Lösungen zur Archivierung und Analyse komplexer Datensätze entwickelt, die sowohl bei medizinalchemischen Projekten (chemische Strukturen in Kombination mit biologischen Daten) als auch bei der Inventarisierung von Chemikalienbeständen in kleinen und mittleren Unternehmen anfallen.
CyBy2: ein strukturbasiertes Datenmanagement Tool für chemische und biologische Daten
Forschung und Dienstleistung
Projekte
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Therapie für den NRAS-Melanom-Subtyp
Das Melanom ist die fünfthäufigste Krebsart in der Schweiz und der tödlichste Hautkrebs. Das NRAS (neuroblastoma ras viral oncogene homolog)-mutierte Melanom ist der aggressivste Subtyp, für den es nach Versagen der Immuntherapie keine wirksame Therapie gibt. Das Ziel dieses Projektes ist es, die erste wirksame ...
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Plattform zur Identifizierung von Wirkstofftargets
Ein grosses Problem bei Projekten der medizinischen Chemie und der Arzneimittelentwicklung ist die unbekannte Identität des molekularen biologischen Ziels, selbst wenn sehr potente Liganden zur Verfügung stehen, wie z. B. solche, die in einem phänotypischen Screening entdeckt wurden. Daher werden Methoden zur ...
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Protease-Inhibitoren gegen SARS-CoV-2
Bisher sind zur Bekämpfung der Covid-19 Pandemie Impfstoffe verfügbar, welche vor einem schweren Verlauf schützen können. Ein Teil der Gesellschaft will sich jedoch nicht impfen lassen oder kann dies aufgrund von Vorerkrankungen nicht. Mit einem Wirkstoff, der das Virus im Organismus bekämpfen kann, würde ...
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Developing novel and effective therapies for treatment of childhood brain cancers
Brain cancers are a leading cause of mortality in children. Brainstem glioma constitutes 10% of all pediatric central nervous system tumors, the most common type being a high grade diffuse midline glioma (DMG). Preclinical discoveries fail to translate into clinical success due to: i) drug systemic toxicity, and ii) ...
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Entwicklung neuer Therapieansätze zur Behandlung von Krebs
Für die Behandlung von Krebserkrankungen werden dringend weitere Therapieansätze benötigt. Ziel dieses Projektes ist dabei die Synthese von Wirkstoffen, die mit in der Krebstherapie relevanten biologischen Zielproteinen interagieren. Dazu werden mehrstufige organische Synthesen durchgeführt und die Wirkstoffe ...
Mögliche Zusammenarbeiten
Möglichkeiten der Zusammenarbeit bieten sich im Rahmen von Forschungs- und Entwicklungsprojekten, Dienstleistungsaufträgen oder Bachelor- und Masterarbeiten in den Bereichen:
Medizinalchemie
- Zusammenarbeit mit forschenden Pharmafirmen bei der Entwicklung von pharmakologisch aktiven Substanzen entsprechend der gesamten Breite unserer medizinalchemischen Kompetenzen (vom strukturbasierten Design bis zur Synthese)
- Consulting in den Bereichen Medizinalchemie und Prozessmanagement für start-ups und kleine sowie mittlere Unternehmen (Computational drug design, Erarbeitung von screening Konzepten, Ausarbeitung von Struktur-Aktivitäts-Beziehungen, Entwicklung klinischer Kandidaten, Prozessoptimierung durch SixSigma)
Organische Synthese und Analytik
- Ausarbeitung neuartiger Synthesewege und mehrstufiger Syntheseprozesse unter Einsatz von organischen und metallorganischen Katalysatoren.
- Evaluationen im Bereich «Neue Synthesetechnologien» wie Mikroreaktoren, mikrowellenunterstützte Reaktionen und Druckreaktionen.
- NMR (1H, 13C, 19F, 31P und 2D-Messungen) und LC-MS Messungen.
- Präparative HPLC Aufreinigungen.
Cheminformatik
- Adaption unserer Datenbank CyBy2 als zentrale IT-Lösung im Bereich der Inventarisierung und Datenanalyse entsprechend den Bedürfnissen des Industriepartners.
Technologien
Spezielle Ausrüstung:
- Thermo MSQ Plus UHPLC‐single quadrupole system
- Liberty Blue Automated Microwave Peptide Synthesizer
- Bruker AVANCE III HD 500MHz OneBay NMR Spectrometer
- Waters Xevo-Acquity UPLC-triple quadrupole system
- Gilson PLC 2020 Purification system
- LC-MS Agilent Ion Trap XCT
- Präparative HPLC Systeme von Knauer: Flussraten bis 500 ml/min
- Ehrfeld und Little Things Factory Semi-Automatisiertes Mikroreaktor System
- Radleys Parallelsynthesesystem
- ISCO Chromatographiesystem
- GeneVac EZ-2 Evaporationssystem
- 6-Core workstation mit molecular docking software
- Laborreaktor LabMax: Automatisierte Synthese (Temperaturbereich -40 bis 140°C)
- ChemSpeed PSW 1100: Automatisierte Peptid-Synthese
- Biotage, MLS System: Mikrowellen-Synthese
- Büchi-Autoklaven: Druckbereich bis 50 bar und maximal 1L
- Industrieller Rotationsverdampfer Büchi R-220
- Polarimeter Perkin-Elmer 341, FTIR, GC
Auszeichnungen
- ZHAW News-Meldung 2018: Bachelor-Arbeit über die strukturelle Optimierung eines Matrixmetalloproteinase-13-Inhibitors wird mit Dr. Max Lüthi Preis der SCG ausgezeichnet.
- ZHAW News-Meldung 2016: Bachelor-Arbeit über rationales Drug Design und Synthese von zyklischen Peptiden wird mit Dr. Max Lüthi Preis der SCG ausgezeichnet.
- Poster(PDF 891,1 KB) 2013: SCG-FH Award Category «Molecules for the Life Sciences» Tackling antibiotic resistance: A joint project of the center for organic and medicinal chemistry ZHAW and the Bioversys AG.
- ZHAW-Medienmitteilung(PDF 74,7 KB) 2013: Bachelor-Arbeit über rationales Drug Design und Synthese von Proteaseinhibitoren wird mit Dr. Max Lüthi Preis der SCG ausgezeichnet.
- ZHAW-Medienmitteilung(PDF 46,8 KB) 2012: Master-Arbeit über das strukturbasierte Design und die Synthese von neuen Proteaseinhibitoren mit dem Bodenseeinnovationspreis ausgezeichnet.
- ZHAW-Medienmitteilung(PDF 46,4 KB) 2011: Bachelor-Arbeit über die Entwicklung von Wirkstoffen zur Bekämpfung von Antibiotikaresistenzen mit dem Dr. Max Lüthi Preis der SCG ausgezeichnet.
Downloads
- ZHAW-Medienmitteilung / zur Coverstory im ChemMedChem (11.3.2015) über das de novo Design und die Synthese von Proteaseinhibitoren.ZHAW-News / zum Übersichtsartikel in Angewandte Chemie (8.6.2016) über die gezielte Bekämpfung von Antibiotikaresistenzen.
- ZHAW-News / zur Coverstory im International Journal of Molecular Sciences (3.5.2016) über die Entwicklung von Proteaseinhibitoren mit dualem Bindungsmotiv.
- ZHAW-News / zur Coverstory in ChemMedChem (11.3.2015) über das de novo Design und die Synthese von Proteaseinhibitoren ausgehend von Naturstofffragmenten.
- Strukturbasiertes Wirkstoffdesign(PDF 1,5 MB) (ChemiePlus 4/14)
- Fighting the resistance(PDF 85,2 KB) (Pan European Networks Horizon 2020 Projects Portal 4/14)
- Strategic Targeting of Multiple Water-Mediated Interactions: A Concise and Rational Structure-Based Design Approach to Potent and Selective MMP-13 Inhibitors (ChemMedChem 2013)
- Bridging the disciplines(PDF 110,3 KB) (Pan European Networks: Science & Technology 7/2013)
- Zielgerichtete Medikamente(PDF 1,3 MB) (Impact 3/13)
- International Innovation Report(PDF 2,5 MB) (Interview and Report in International Innovation, 1/2013)
- chemf: A purely functional chemistry toolkit (highly accessed, 20.12.12)
- Rückblick auf den Chemie-Tag mit dem Thema Medizinalchemie(PDF 51,8 KB) (3. Wädenswiler Chemie-Tag, 2011)
- Im Kampf gegen resistente Keime (20min Online, 15.05.11)
- Wirkstoffdesign: Ein Molekül gegen Krebs(PDF 156,9 KB) (Impact 7/09)
- Design and synthesis of novel scaffolds for therapeutically validated drug targets(PDF 169,8 KB) (Master Thesis)
