Ribolution

Das Projekt »RIBOLUTION – Integrierte Plattform für die Identifizierung und Validierung innovativer RNA-basierter Biomarker für die Personalisierte Medizin« ist ein von der Fraunhofer-Zukunftsstiftung geförderter Forschungsverbund.

Durch umfassendes, genomweites Screening werden für ausgewählte Krankheiten neue RNA-Biomarker identifiziert und ihre diagnostische Anwendbarkeit validiert. Dabei erfasst RIBOLUTION auch sogenannte nichtkodierende RNAs, die jüngst als ein großes Reservoir von potenziell für die Medizin wertvollen Biomarkern entdeckt wurden.

Gesucht werden solche Biomarker, die als diagnostische Indikatoren eine Erkrankung anzeigen oder ihren Verlauf oder das Ansprechen auf Therapien prognostizieren können.  Zusätzlich wird der Prozess des Biomarker-Screenings durch RIBOLUTION mit Hilfe technischer Innovationen optimiert und perfektioniert.

Der demographische Wandel stellt eine enorme Herausforderung für unser Gesundheitssystem dar. Insbesondere onkologische, chronisch entzündliche und degenerative Erkrankungen zeigen eine stark altersabhängige Inzidenz.

Eine bessere Früherkennung von Erkrankungen kann schwere und aufwändig zu behandelnde Krankheitsverläufe verhindern. Eine verbesserte Differentialdiagnostik vermeidet diagnostische und vor allem therapeutische Folgekosten bei Fehldiagnose und ermöglicht die individuell optimale Therapiewahl. Die Zahl neuer, validierter Biomarker kann jedoch mit dem rasant wachsenden diagnostischen Bedarf nicht Schritt halten. RIBOLUTION geht neue Wege, um diesen Bedarf zu decken.

Ziele:

RIBOLUTION ist ein von der Fraunhofer-Zukunftsstiftung geförderter Forschungsverbund aus fünf Fraunhofer-Instituten in Kooperation mit mehreren Universitäten. Er hat sich zum Ziel gesetzt, durch ein systematisches, genomweites Screeningprogramm neue RNA-Biomarker zu identifizieren und ihre diagnostische Anwendbarkeit zu validieren. Gleichzeitig wird der Screeningprozess selbst durch Automatisierung und verbesserte Analytik technisch perfektioniert.

Nichtkodierende RNAs – eine vielversprechende Molekülklasse mit großem diagnostischen Potenzial:

Jüngste Forschungen haben gezeigt, dass ein Großteil des menschlichen Genoms nicht genutzt wird, um für Proteine zu kodieren. Diese »nichtkodierenden« Bereiche wurden zunächst für sinnlose Sequenzen gehalten. Heute weiß man aber, dass von ihnen eine riesige Zahl verschiedener sogenannter nichtkodierender RNAs, ncRNAs, abgelesen wird, die eine zentrale Rolle bei der zellulären Steuerung spielen. Immer mehr dieser ncRNAs werden auch mit Krankheiten in Verbindung gebracht. Daher stellen sie ein gigantisches und weitgehend unerforschtes Reservoir von potenziell für die Medizin wertvollen Biomarkern dar.

Für die Suche nach RNA-basierten Biomarkern werden Next-Generation-Transkriptom-Sequencing und Microarray-Technologien eingesetzt. Biomarker-Kandidaten werden an großen klinischen Kohorten mittels quantitativer RT-PCR validiert.

Klinische Indikationen:

RIBOLUTION identifiziert neue RNA-Biomarker für ausgewählte Krankheiten. Hierzu zählen u.a. der Prostatakrebs, mit europaweit ca. 350.000 Neuerkrankungen pro Jahr die häufigste Krebserkrankung bei Männern, und die chronisch-obstruktive Lungenerkrankung (COPD), eine chronische Atemwegsentzündung, die derzeit die vierthäufigste Todesursache darstellt. In Deutschland leiden nahezu 15% der über 40-jährigen an der Erkrankung. Für beide Erkrankungen sind dringend Biomarker nötig, die den Krankheitsverlauf prognostizieren können und so die optimale Therapiewahl ermöglichen.

Das Biomarker-Screening wird mit Hilfe von Tumorproben von Prostatakarzinom-Patienten in Zusammenarbeit mit dem Universitätsklinikum Dresden durchgeführt, sowie in Kooperation mit der von GlaxoSmithKline finanzierten internationalen COPD-Studie ECLIPSE.

Technische Perfektionierung der Biomarker-Screenings:

Zusätzlich wird der Prozess des Biomarker-Screenings durch RIBOLUTION mit Hilfe technischer Innovationen optimiert und perfektioniert, so dass er in Zukunft noch zuverlässiger und kostengünstiger durchgeführt werden kann.


Die Fokussierung von RIBOLUTION auf nicht-kodierende RNAs (ncRNAs) erschließt eine neue Molekülklasse mit hohem, bisher kaum ausgeschöpftem Biomarker-Potenzial. Durch dieses erst jüngst erschlossene Forschungsfeld erhalten wir  Zugriff auf einen gigantischen Pool vielversprechender Biomarker, die überwiegend uncharakterisiert sind. Erste Ergebnisse belegen das außerordentlich hohe diagnostische Potenzial dieser ncRNA-Biomarker.

Neben dem Screening auf neue Biomarker entwickelt RIBOLUTION gleichzeitig Verfahren und Methoden, die eine effiziente Identifizierung und Validierung solcher Biomarker mit großer Kosteneffizienz und verringertem Projektrisiko ermöglichen. Hierzu gehören die Entwicklung eines modularen, flexiblen Automatisierungssystems für die Analyse beliebiger Biomarker-Fragestellungen in großen Kohorten,  eines leistungsfähigen und präzisen Nanoliter-Dosiersystems als Teil einer Automatisierung und Miniaturisierung von Highthroughput-Validierungsprozessen sowie einer durchgängigen Inline-Prozess- und Qualitätskontrolle.

Am Ende des Projekts wird ein automatisierter, durch Qualitätskontrolle und durchgehende Dokumentation zertifizierbarer Prozess zur Biomarker-Identifizierung und -Validierung stehen. Die entwickelten Technologien können gleichzeitig Geräte- und Anlagenentwicklern einzeln oder als Paket angeboten werden.

Fraunhofer-Institut für Zelltherapie und Immunologie IZI
Prof. Dr. Friedemann Horn
Perlickstr. 1
04103 Leipzig
+49 341 35536-3305

www.izi.fraunhofer.de
Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA
Dipl.-Ing. Andreas Traube
Nobelstraße 12
70569 Stuttgart
+49 711 970-1233

www.ipa.fraunhofer.de
Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB
Molekulare Biotechnologie
Dr. Kai Sohn
Nobelstr. 12
70569 Stuttgart
+49 711 970-4055

www.igb.fraunhofer.de
Fraunhofer-Institut für Toxikologie und Experimentelle Medizin ITEM
Prof. Dr. Norbert Krug
Nikolai-Fuchs-Str. 1
30625 Hannover
+49 511 5350-602

www.item.fraunhofer.de
Fraunhofer-Institut für Angewandte Informationstechnik FIT
Prof. Dr. Harald Mathis
Schloss Birlinghoven
53754 Sankt Augustin
+49 2241 14-1512

www.fit.fraunhofer.de
Klinik und Poliklinik für Urologie
Universitätsklinikum Carl Gustav Carus der Technischen Universität Dresden
Prof. Dr. Dr. Manfred Wirth
Fetscherstraße 74
01307 Dresden

urologie.uniklinikum-dresden.de
Institut für Medizinische Informatik, Statistik und Epidemiologie
Universität Leipzig
Prof. Dr. Markus Löffler
Härtelstraße 16-18
04107 Leipzig

www.imise.uni-leipzig.de