Fachgruppe Organische Chemie und Medizinalchemie | ZHAW Institut für Chemie und Biotechnologie ICBT

«Mit unseren medizinalchemischen Kenntnissen, strukturbasiertem Design und organischer Synthese entwickeln wir neue Behandlungsmöglichkeiten für Patienten.»

Prof. Dr. Rainer Riedl, Fachstellenleiter

Im Fokus der Fachgruppe Organische Chemie und Medizinalchemie liegen die Synthese und Analytik komplexer Moleküle im Grenzbereich zwischen der Chemie und Biologie.

Forschung + Dienstleistungen

Auszeichnungen + Veröffentlichungen

Zusammenarbeit

Team

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)

Coverstory: De novo Design by Metamorphosis

ZHAW-Medienmitteilung
zur Coverstory im ChemMedChem (11.3.2015) über das de novo Design und die Synthese von Proteaseinhibitoren.

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.

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.

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.

Nationales Forschungskonsortium zur Wirkstoffentwicklung für die Bekämpfung von Antibiotikaresistenzen unter Federführung der ZHAW

ZHAW Impact 31/15

ZHAW-Medienmitteilung (PDF 52,0 KB)

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.

Project

Natural Products Drug Discovery. A joint project within the ICBT.

(PDF 1,3 MB)

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.

CyBy²-Demoversion

Forschung und Dienstleistung

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

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.

ZHAW News-Meldung

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. Poster (PDF 891,1 KB)

2013: Bachelor-Arbeit über rationales Drug Design und Synthese von Proteaseinhibitoren wird mit Dr. Max Lüthi Preis der SCG ausgezeichnet.

ZHAW-Medienmitteilung (PDF 74,7 KB)

2012: Master-Arbeit über das strukturbasierte Design und die Synthese von neuen Proteaseinhibitoren mit dem Bodenseeinnovationspreis ausgezeichnet.

ZHAW-Medienmitteilung (PDF 46,8 KB)

2011: Bachelor-Arbeit über die Entwicklung von Wirkstoffen zur Bekämpfung von Antibiotikaresistenzen mit dem Dr. Max Lüthi Preis der SCG ausgezeichnet.

ZHAW-Medienmitteilung (PDF 46,4 KB)