Verbund

CCMAI - Computermodellierung und künstliche Intelligenz zur Aufklärung von physiologischer und pathologischer Rezeptorfunktion

Das BMBF ist Partner der multilateralen Förderinitiative „Collaborative Research in Computational Neuroscience (CRCNS)“ der US-amerikanischen National Science Foundation (NSF). In diesem Rahmen fördert das BMBF den deutschen Partner in gemeinsamen Projekten deutscher und amerikanischer Forschungsgruppen.

Im Verbundprojekt CCMAI arbeiten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am Zuse-Institut Berlin und der Charité Berlin mit einer amerikanischen Arbeitsgruppe an der Harvard University in Boston zusammen.

Neurologische Krankheiten (z. B. Depression, Schmerz, Alzheimer) werden häufiger und erfordern neue Therapien. In diesem Vorhaben werden Computermodellierung und Künstliche Intelligenz zur Erarbeitung von Strategien für die Entwicklung neuer Medikamente ohne schädliche Nebenwirkungen eingesetzt. Es wird die Funktion von Opioidrezeptoren, einer Untergruppe der großen Familie von G-Protein-gekoppelten Rezeptoren, die von unterschiedlichen Substanzen aktiviert werden können (z. B. Opioide, Cannabinoide, Dopamin, Serotonin), untersucht. Das Projekt betrachtet insbesondere Änderungen der Rezeptorstruktur und -funktion in krankhaft verändertem Gewebe bei Entzündung. Das langfristige Ziel ist die Entdeckung neuer Substanzen, die ausschließlich Rezeptoren in erkranktem, nicht jedoch in gesundem Gewebe aktivieren.

Teilprojekte

In vitro-Experimente

Förderkennzeichen: 01GQ2109A
Gesamte Fördersumme: 260.446 EUR
Förderzeitraum: 2022 - 2025
Projektleitung: Prof. Dr. Christoph Stein
Adresse: Charité - Universitätsmedizin Berlin, Campus Charité Mitte, Klinik für Anästhesiologie m. S. operative Intensivmedizin
Hindenburgdamm 30
12203 Berlin

In vitro-Experimente

Neurologische Krankheiten (z. B. Depression, Schmerz, Alzheimer) werden häufiger und erfordern neue Therapien. In diesem Vorhaben werden Computermodellierung und künstliche Intelligenz zur Erarbeitung von Strategien für die Entwicklung neuer Medikamente ohne schädliche Nebenwirkungen eingesetzt. Es wird die Funktion von Opioidrezeptoren, einer Untergruppe der großen Familie von G-Protein gekoppelten Rezeptoren, die von unterschiedlichen Substanzen aktiviert werden können (z. B. Opioide, Cannabinoide, Dopamin, Serotonin) untersucht. Nach der Bindung eines Wirkstoffs wird die dreidimensionale Rezeptorstruktur verändert und nachfolgend die Aktivierung von Signalmolekülen (z. B. G-Protein-Untereinheiten, Ionenkanäle) ausgelöst. Das Projekt betrachtet insbesondere Änderungen der Rezeptorstruktur und -funktion in krankhaft verändertem Gewebe (bei Entzündung). Das langfristige Ziel ist die Entdeckung neuer Substanzen, die ausschließlich Rezeptoren in erkranktem, nicht jedoch in gesundem Gewebe aktivieren. Dafür werden Methoden und Expertise aus Mathematik/Bioinformatik (Weber, Zuse Institut Berlin; Bahl, Institute for Protein Innovation Boston), Biochemie/Immunologie/Strukturbiologie (Stein, Charité Berlin; Meijers, Institute for Protein Innovation Boston), Pharmakologie und klinischer Medizin (Stein) kombiniert. Im vorliegenden Teilprojekt (Stein) werden Methoden und Expertise aus der Biochemie, Pharmakologie und klinischen Medizin angewendet. Diese Experimente sollen die Ergebnisse der in silico-Untersuchungen verifizieren.

In silico-Untersuchungen

Förderkennzeichen: 01GQ2109B
Gesamte Fördersumme: 210.916 EUR
Förderzeitraum: 2022 - 2024
Projektleitung: PD Dr. Marcus Weber
Adresse: Zuse-Institut Berlin
Takustr. 7
14195 Berlin

In silico-Untersuchungen

Neurologische Krankheiten (z. B. Depression, Schmerz, Alzheimer) werden häufiger und erfordern neue Therapien. In diesem Vorhaben werden Computermodellierung und künstliche Intelligenz zur Erarbeitung von Strategien für die Entwicklung neuer Medikamente ohne schädliche Nebenwirkungen eingesetzt. Es wird die Funktion von Opioidrezeptoren, einer Untergruppe der großen Familie von G-Protein gekoppelten Rezeptoren, die von unterschiedlichen Substanzen aktiviert werden können (z. B. Opioide, Cannabinoide, Dopamin, Serotonin) untersucht. Nach der Bindung eines Wirkstoffs wird die dreidimensionale Rezeptorstruktur verändert und nachfolgend die Aktivierung von Signalmolekülen (z. B. G-Protein-Untereinheiten, Ionenkanäle) ausgelöst. Das Projekt betrachtet insbesondere Änderungen der Rezeptorstruktur und -funktion in krankhaft verändertem Gewebe (bei Entzündung). Das langfristige Ziel ist die Entdeckung neuer Substanzen, die ausschließlich Rezeptoren in erkranktem, nicht jedoch in gesundem Gewebe aktivieren. Dafür werden Methoden und Expertise aus Mathematik/Bioinformatik (Weber, Zuse Institut Berlin; Bahl, Institute for Protein Innovation Boston), Biochemie/Immunologie/Strukturbiologie (Stein, Charité Berlin; Meijers, Institute for Protein Innovation Boston), Pharmakologie und klinischer Medizin (Stein) kombiniert. In diesem Teilprojekt (Weber) werden Voraussagen auf Basis von in silico-Untersuchungen für die Steuerung biochemischer Experimente getroffen. Die Computermodelle werden durch gewonnene Erkenntnisse verbessert.