Das Projekt Neuroallianz T7B hatte zum Ziel, die Entwicklung potenter P2X4-Rezeptorantagonisten voranzutreiben und eine hochauflösende Kristallstruktur des menschlichen P2X4-Rezeptors im Komplex mit orthosterischen und allosterischen Liganden zu erzeugen. Die Arbeit baute auf früheren Projekten der Neuroallianz T2 und T6B auf, die am Forschungszentrum Jülich (DESY) und bei Cube Biotech Arbeitsabläufe für die Expression, Reinigung und Kristallisation von Membranproteinen etabliert hatten. Das zentrale wissenschaftliche Ziel war es, einen stabilen, funktionellen menschlichen P2X4-Rezeptor herzustellen, ihn mit ausgewählten Liganden zu ko-kristallisieren und die Struktur für die Verwendung im strukturbasierten Wirkstoffdesign zu lösen. Parallel dazu sollten die physikochemischen, pharmakokinetischen und toxikologischen Eigenschaften der führenden Antagonisten optimiert werden, um einen Kandidaten für klinische Tests und zusätzliche Ersatzverbindungen vorzubereiten.
Cube Biotech, die Universität Bonn, die Pharmacelsus GmbH und das Forschungszentrum Jülich waren die Hauptpartner. Cube Biotech sorgte für die Expression in großem Maßstab in Insektenzellen, die Reinigung und Stabilisierung des Rezeptors in Nanodiscs und lieferte Aktivitätsdaten, die in den Marketingmaterialien des Unternehmens verwendet wurden. Die Universität Bonn steuerte chemische Synthese und Molecular Modelling bei, um die Strukturen des Antagonisten zu verfeinern. Die Pharmacelsus GmbH konzentrierte sich auf diagnostische Aspekte, während das Forschungszentrum Jülich seine Expertise in der Kristallisation von Membranproteinen und der Kryo-Elektronenmikroskopie einbrachte. Das Projekt lief vom 1. Februar 2015 bis zum 31. Januar 2018 für Cube Biotech und bis zum 31. Juli 2018 für die anderen Partner und wurde von der Deutschen Pharma-Initiative über das Programm Neuroallianz finanziert.
Technisch gesehen gelang im Rahmen des Projekts eine robuste Expression des menschlichen P2X4-Rezeptors in Pellets von Insektenzellen und eine erfolgreiche Reinigung bis zur Homogenität. Die Stabilisierung in Nanodiscs bewahrte die Rezeptoraktivität, ermöglichte funktionelle Assays und bot eine Plattform für Kryo-EM-Studien. Obwohl zum Zeitpunkt des Berichts noch keine Kristallstruktur gelöst worden war, hatte das Team einen Arbeitsablauf etabliert, der bereits 2016 die erste menschliche P2X3-Rezeptorstruktur hervorgebracht hatte, was die Machbarkeit des Ansatzes beweist. Die erwartete Kristallstruktur würde, sobald sie gelöst ist, Pharmaunternehmen als hochauflösendes Modell für das Andocken und die Optimierung von Liganden angeboten werden. Cube Biotech plante auch, das gereinigte, aktive Rezeptorprotein selbst zu vermarkten und sich an Unternehmen zu wenden, die Assays entwickeln oder Antikörper gegen das Membranprotein herstellen. Das Protein wird auf der Plattform Antikörper Online zum Verkauf angeboten, und Cube Biotech hat sich im Juni 2018 ein Dienstleistungsprojekt im Wert von 65.000 € für weitere Co-Kristallisierungsarbeiten gesichert.
Die wissenschaftlichen Ergebnisse des Projekts werden voraussichtlich 2018 in zwei Publikationen veröffentlicht: eine mit der Universität Bonn, in der die Aktivität des mit Nanodiscs stabilisierten Rezeptors beschrieben wird, und eine weitere mit dem Forschungszentrum Jülich, in der die Protokolle zur Reinigung, Stabilisierung und Charakterisierung beschrieben werden. Diese Veröffentlichungen werden die technischen Fortschritte im Umgang mit Membranproteinen hervorheben und eine Referenz für zukünftige Projekte darstellen. Der erfolgreiche Abschluss des P2X4-Rezeptor-Projekts soll auch das Dienstleistungsportfolio von Cube Biotech über die gesamte Wertschöpfungskette von Membranproteinen, von der Expression bis zur Strukturbestimmung, erweitern und so die Kundenakzeptanz für größere, durchgängige Projekte erhöhen. Die Zusammenarbeit steht beispielhaft für die Ziele der Neuroallianz, die deutsche Industrie zu stärken, Partnerschaften zwischen Wissenschaft und Industrie zu fördern und die neurowissenschaftliche Arzneimittelforschung voranzutreiben.