Fachgruppe Organische Chemie und Medizinalchemie
«Mit unseren medizinalchemischen Kenntnissen, strukturbasiertem Design und organischer Synthese entwickeln wir neue Behandlungsmöglichkeiten für Patienten.»
Prof. Dr. Rainer Riedl
Leiter Fachgruppe Organische Chemie und Medizinalchemie
Die Fachgruppe Organische Chemie und Medizinalchemie hat langjährige Erfahrung in der akademischen wie auch industriellen Wirkstoffforschung. Wir designen und synthetisieren neue niedermolekulare und peptidische Wirkstoffmoleküle für bisher nicht therapierbare Erkrankungen. Damit legen wir den Grundstein für Innovationen in der pharmazeutischen Forschung und Entwicklung. Im Competence Center Drug Discovery sind wir interdisziplinär vernetzt und konnten in den vergangenen Jahren unter anderem zu Innovationen in der Bekämpfung von Hirntumoren, resistenten pathogenen Bakterien, Leukämie, Hautkrebs oder auch SARS-CoV-2 beitragen.
Kompetenzen & Forschung
Medizinalchemie
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)
Darüber hinaus bieten wir die Möglichkeit der Zusammenarbeit im Rahmen von Forschungs- und Entwicklungsprojekten:
- 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 & Synthetische Methodik
Im Bereich der Organischen Synthese und der Synthetischen Methodik stehen mehrstufige Synthesen von pharmazeutischen Wirkstoffen (API) im Vordergrund. Unsere Schlüsselkompetenz Organische Synthese erlaubt es uns, eine flexible Forschungsstrategie im Bereich Medizinalchemie zu verfolgen und diese auch in industrielle Kooperationen einzubringen.
Gezielt ausgebaut wurden die Kompetenzen im Bereich der neuen Synthesetechnologien mikrowellenunterstützte Reaktionen, Festphasensynthese, parallele Synthese sowie Peptidsynthese.
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 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: Unser strukturbasiertes Datenmanagement Tool für chemische und biologische Daten adaptieren wir 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
- 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
- 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
Projekte
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Evaluation of the potential of PROTACs
The goal of this project is to evaluate within a SNF Spark project the potential of Protacs.
abgeschlossen, 04/2024 - 03/2025
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Small molecules targeting CD93-signaling for the treatment of acute myeloid leukemia
The aim of this project is to develop small molecules for the treatment of acute myeloid leukemia.
laufend, 04/2024 - 03/2028
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Peptidic active ingredients II
The aim of this project is to synthesize peptidic active ingredients.
laufend, 02/2024 - 11/2025
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Antibiotika gegen hochresistente Gram-negative Bakterien
In diesem Projekt werden neuartige niedermolekulare Antibiotika entwickelt, die gegen hochresistente Gram-negative Bakterien wirken. Gram-negative Bakterien können verschiedene Infektionen auslösen wie Hirnhautentzündungen, Blutvergiftungen oder Lungenentzündungen.
laufend, 10/2023 - 08/2025
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Innovative Immunotherapy Approach
The goal of this project is the synthesis of peptide loaded nanoparticles.
abgeschlossen, 09/2023 - 02/2024
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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…
abgeschlossen, 02/2023 - 07/2024
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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…
abgeschlossen, 01/2023 - 12/2023
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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,…
abgeschlossen, 10/2022 - 03/2024
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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…
abgeschlossen, 03/2022 - 08/2023
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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…
abgeschlossen, 11/2021 - 05/2023
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Entwicklung einer neuartigen Behandlung gegen pathologische Haut- und Sehnenkalzifizierung auf Basis eines Gasotransmitters
Es besteht ein ungedeckter medizinischer Bedarf an der Behandlung von pathologischen Kalzifizierungsstörungen, die ein breites Spektrum von Geweben betreffen können. Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung einer neuen Klasse von pharmazeutischen Wirkstoffen, die auf der Regulierung eines…
abgeschlossen, 10/2021 - 09/2023
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Plants and Minerals in Byzantine Popular Pharmacy. A New Multidisciplinary Approach
Historical texts containing information of the medicinal use of plants, minerals and other natural products are highly interesting study objects for various disciplines, in sciences as well as in humanities. In particular, historical texts can provide rewarding starting points for natural product…
abgeschlossen, 03/2021 - 10/2022
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Entwicklung von niedermolekularen Verbindungen zur Blockierung des CD93 Signalwegs bei Leukämiepatienten
The aim of the current InnoSuisse application is to optimize small molecules, which were identified in a drug library screen to block CD93-signaling in LSCs and showed a positive clinical response, in order to develop lead candidates with a novel chemical scaffold and own IP to treat leukemia.
abgeschlossen, 01/2021 - 07/2022
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Inflammasominhibitoren - Entwicklung neuer Hemmstoffe
Die Hemmung des Inflammasoms, ein hochmolekularer Komplex, ist eine vielversprechende Strategie zur Bekämpfung bestimmter Krankheiten mit einer (Auto-)Immunkomponente, darunter Gicht, Arthritis, Alzheimer und Parkinson.
abgeschlossen, 06/2020 - 04/2022
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Behandlung von Brandwunden
In diesem Projekt werden Hemmstoffe für Matrix-Metalloproteinase 9 (MMP-9) untersucht, um Brandwunden zu behandeln. Dabei wird ein spezielles Molekül untersucht, das die Produktion und Aktivität von MMP-9 in bestimmten Zellen verringert.
abgeschlossen, 04/2020 - 09/2021
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Modulatoren der MMP-Hemopexin-Domäne
Krebs ist die weltweit zweithäufigste Todesursache mit rund 10 Millionen Todesfällen pro Jahr (WHO). Neue Therapien sind deshalb von Nöten, um diese Geisel der Menschheit zu bekämpfen. Das Ziel des Projekts besteht darin, die Modulation der MMP-Aktivität durch die Interaktion mit der…
abgeschlossen, 04/2020 - 09/2021
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Antivirale Wirkstoffe
Im Rahmen dieses Pilotprojektes werden neue Ansätze gegen Infektionen durch Viren untersucht .
abgeschlossen, 10/2019 - 12/2020
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Induktion der Wirkstoffbildung bei Actinomyceten
Actinomyceten sind eine vielversprechende Quelle für die Gewinnung bioaktiver Substanzen und rücken für die Bekämpfung multiresistenter Bakterien zunehmend in den Fokus. Die ZHAW-Stammsammlung umfasst mehr als 3000 Stämme von Streptomyceten und seltenen Actinomyceten.
abgeschlossen, 08/2019 - 01/2021
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Ein topisches Antiinfektiva
ZHAWOC6027 ist ein neuer Wirkstoff gegen Hautinfektionen. Um ihn erfolgreich zu nutzen, müssen verschiedene Anforderungen optimiert werden.
abgeschlossen, 05/2019 - 04/2021
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Morbillivirus cell entry machinery: mechanisms, structures and antiviral drug discovery
Entwicklung neuer antiviraler Wirkstoffe.
abgeschlossen, 04/2019 - 03/2025
Ausgewählte Publikationen
- Antiprotozoal Structure–Activity Relationships of Synthetic Leucinostatin Derivatives and Elucidation of their Mode of Action / M. Brand, L. Wang, S. Agnello, S. Gazzola, F. M. Gall, L. Raguž, M. Kaiser, R. S. Schmidt, A. Ritschl, J. Jelk, A. Hemphill, P. Mäser, P. Bütikofer, M. Adams, R. Riedl, Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 15613.
- Drug Design Inspired by Nature: Crystallographic Detection of an Auto‐Tailored Protease Inhibitor Template / F. M. Gall, D. Hohl, D. Frasson, T. Wermelinger, P. R. E. Mittl, M. Sievers, R. Riedl, Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 4051.
- A Structural View on Medicinal Chemistry Strategies against Drug Resistance / S. Agnello, M. Brand, M. F. Chellat, S. Gazzola, R. Riedl, Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 3300.
- Pseudouridimycin: The First Nucleoside Analogue That Selectively Inhibits Bacterial RNA Polymerase / M. F. Chellat, R. Riedl, Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 13184.
- Targeting Antibiotic Resistance / 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.
- Merging 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.
Alle Publikationen
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2012.
chemf : a purely functional chemistry toolkit.
Journal of Cheminformatics.
4(38).
Verfügbar unter: https://doi.org/10.1186/1758-2946-4-38
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2012.
CyBy2 : a structure-based data management tool for chemical and biological data.
Chimia.
66(3), S. 132-134.
Verfügbar unter: https://doi.org/10.2533/chimia.2012.132a
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Höck, Stefan; Marti, Roger; Riedl, Rainer; Simeunovic, Marina,
2010.
Thermal cleavage of the Fmoc protection group.
Chimia.
64(3), S. 200-202.
Verfügbar unter: https://doi.org/10.2533/chimia.2010.200
Auszeichnungen & News
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.
