Das Schweizer Biotechnologieunternehmen Nerai Bioscience entwickelt eine auf künstlicher Intelligenz basierende Hochdurchsatz-Protein-Engineering-Technologie zur Herstellung neuartiger CRISPR-Genbearbeitungswerkzeuge | Top 100 Innovationsunternehmen der Schweiz

Quelle: STARTUP.CH

Das schweizerische Biotechnologieunternehmen Nerai Bioscience (im Folgenden Nerai) wurde 2025 gegründet und widmet sich der Entwicklung von KI-gestützten Hochdurchsatz-Protein-Engineering-Technologien. Diese Technologie kombiniert gerichtete Evolution, Hochdurchsatz-Screening und künstliche Intelligenz, um in großem Maßstab maßgeschneiderte, hochpräzise und personalisierte neue CRISPR-Genbearbeitungswerkzeuge zu entwickeln, Mutationsstellen zu erreichen, die von bestehenden Werkzeugen nicht abgedeckt werden können, und die Aktivität, Präzision und Spezifität von Genbearbeitungswerkzeugen erheblich zu verbessern.

Nerai ist ein Spin-off der Universität Zürich, das von Vincent Forster, Kim Fabiano Marquart, Lukas Schmidheini und Sasha Melkonyan gemeinsam gegründet wurde. Vincent Forster ist der Geschäftsführer des Unternehmens, hat einen Doktortitel in Pharmazeutischen Wissenschaften der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich und war Mitbegründer des Biotechnologieunternehmens Versantis für Lebererkrankungen. Kim Fabiano Marquart ist Leiter der Screening-Plattform des Unternehmens, hat einen Doktortitel in Biologie der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich und hat zuvor am Institut für Pharmakologie und Toxikologie der Universität Zürich an der CRISPR-Protein-Engineering und therapeutischen Genbearbeitung geforscht. Lukas Schmidheini ist Leiter der Engineering-Plattform des Unternehmens und hat einen Doktortitel in Biologie der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich. Sasha Melkonyan ist Leiter des Bereichs Maschinelles Lernen des Unternehmens und hat einen Mastertitel in Computational Biology der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich.

Quelle: STARTUP.CH

CRISPR ist eine Sequenz von wiederholten Abschnitten im Genom von Prokaryoten, die über den CRISPR-Cas-Mechanismus fremde virale Gene erkennen und entfernen kann, die in das eigene Genom eindringen. Die CRISPR-Genbearbeitungstechnologie nutzt diesen Mechanismus, um mit Hilfe von Leit-RNA (gRNA) Nukleasen wie Cas9 präzise zur Ziel-DNA-Sequenz zu lenken und die Schneidung durchzuführen, wodurch das Zielgen ausgeschaltet, eingefügt oder ersetzt werden kann. Sie wird hauptsächlich in Bereichen wie der Genfunktionsforschung und der Behandlung von Erbkrankheiten eingesetzt.

Weltweit leidet etwa ein Zehntel der Bevölkerung an Erbkrankheiten, von denen über 90 % noch keine zugelassene Therapie haben. Obwohl die krankheitsverursachenden Gene und Mutationsstellen vieler seltener Erbkrankheiten bereits bekannt sind, unterliegen die bestehenden CRISPR-Genbearbeitungswerkzeuge Einschränkungen durch DNA-Erkennungssequenzen, Bearbeitungsfenster und die eigene Leistung der Bearbeitungsproteine. Die meisten von ihnen können nur auf bestimmte Regionen des Genoms abzielen und derzeit nur etwa 20 % der krankheitsverursachenden Mutationen reparieren. Gleichzeitig wird dieselbe seltene Krankheit oft durch viele verschiedene Mutationen verursacht, und die Mutationsstellen bei verschiedenen Patienten sind ebenfalls unterschiedlich. Ein einzelnes CRISPR-Genbearbeitungswerkzeug kann kaum alle Patienten abdecken. Da die Gesamtzahl der Patienten mit seltenen Krankheiten relativ klein ist, erfordert die separate Entwicklung, das Screening, die Optimierung und die Validierung neuer CRISPR-Genbearbeitungswerkzeuge für jede Krankheit oder sogar jede Mutation nicht nur einen komplexen und langwierigen Forschungs- und Entwicklungsablauf, sondern auch hohe Kosten für die klinische Entwicklung, was die weitere Entwicklung und Kommerzialisierung entsprechender Genbearbeitungswerkzeuge einschränkt.

Quelle: Nerai Bioscience

Nerai hat eine KI-gestützte Hochdurchsatz-Protein-Engineering-Technologie entwickelt, die groß angelegte automatisierte gerichtete Evolution, Hochdurchsatz-Zellfunktions-Screening und maschinelles Lernen kombiniert. Sie kann in großem Maßstab Genombearbeitungswerkzeuge mit Spezifität, Aktivität und Sicherheit erzeugen, neue maßgeschneiderte Varianten für bestimmte Genomsequenzen erstellen, die Einschränkungen bestehender CRISPR-Zielstellen durchbrechen und die Entwicklung sicherer und effizienter Genbearbeitungswerkzeuge beschleunigen.

Die Hochdurchsatz-Protein-Engineering-Technologie von Nerai nutzt die automatisierte gerichtete Evolution von Proteinen, um 100 parallele Evolutionsexperimente für mehrere CRISPR-Enzyme gleichzeitig durchzuführen und kontinuierlich neue Enzymvarianten mit unterschiedlichen PAM-Erkennungsfähigkeiten und besserer Bearbeitungsleistung zu entdecken. PAM bestimmt die Zielspezifität von CRISPR-Genbearbeitungswerkzeugen durch die spezifische Erkennung des Enzyms. Anschließend führt Nerai mit Hilfe der Hochdurchsatz-Zell-Screening-Technologie groß angelegte Aktivitätsassays und Genotypisierungen an Hunderten von Kandidaten-CRISPR-Genbearbeitungswerkzeugen durch, die durch gerichtete Evolution erhalten wurden, und bringt sie in menschliche Zellen, um ihre zielgerichtete Bearbeitungsaktivität, Präzision und Bearbeitungseffizienz an Tausenden von DNA-Zielstellen zu messen, um die Werkzeuge auszuwählen, die effektiver auf die Zielmutation wirken können. Gleichzeitig nutzt Nerai maschinelles Lernen, um die hochwertigen Daten zu analysieren, die durch gerichtete Evolution und Zell-Screening erzeugt wurden, um die Beziehung zwischen verschiedenen Proteinsequenzen, DNA-Zielmerkmalen und dem tatsächlichen Bearbeitungseffekt zu erlernen, die Bearbeitungsleistung vorherzusagen und zu verbessern, und wendet die Ergebnisse dann an, um die Gestaltung der nächsten Runde von CRISPR-Genbearbeitungswerkzeugen zu leiten, wodurch ein Feedback-Zyklus zur kontinuierlichen Selbstoptimierung entsteht.

Auf Basis dieser Technologie hat Nerai derzeit 8 CRISPR-Genbearbeitungswerkzeug-Pipelines aufgebaut, die sich hauptsächlich auf seltene erbliche Lebererkrankungen und erbliche Augenerkrankungen konzentrieren. Jede Pipeline verwendet eine maßgeschneiderte PAM-spezifische Cas9-Variante. Im Bereich der Lebererkrankungen zielt das von dem Unternehmen entwickelte NB-301 auf Zitrullinämie Typ I, NB-20X auf Phenylketonurie und NB-101 auf Alpha-1-Antitrypsin-Mangel ab. Alle diese Pipelines sind in die Phase der vorläufigen Optimierung in vivo eingetreten. Die übrigen Pipelines befinden sich noch in der Entdeckungsphase, einschließlich NB-401 für Homozystinurie, NB-501 für klassische Galaktosämie Typ I, NB-601 für primäre Hyperoxalurie und NB-701 mit noch nicht bekanntem spezifischem Indikationsgebiet. Im Bereich der Augenerkrankungen hat das Unternehmen NB-e101 entwickelt, das zur Behandlung der autosomal-dominanten Retinitis pigmentosa eingesetzt wird.

Im Mai 2025 schloss Nerai eine Seed-Finanzierung in Höhe von 500.000 Schweizer Franken ab, deren Investor Kickfund ist. Die Mittel werden zur Förderung der präklinischen Entwicklung seiner Hochdurchsatz-Protein-Engineering-Technologie und der Pipelines zur Behandlung seltener Erbkrankheiten verwendet.

Nerai Bioscience ist ein auf der Liste «TOP 100 Swiss Startups» 2025 aufgeführtes Unternehmen. Die Liste «TOP 100 Swiss Startups» versammelt die besten technologieorientierten Startups und Wachstumsunternehmen mit «Swiss made»-Marke und ist die einflussreichste Benchmark-Liste im Bereich der schweizerischen technologischen Innovation mit internationaler Reichweite. Seit 2011 wählt diese Liste jedes Jahr schweizweit 100 der bahnbrechendsten und marktfähigsten schweizerischen Innovationsunternehmen sowie 25 der vielversprechendsten schweizerischen Wachstumsunternehmen mit Einhorn-Potenzial aus, die Bereiche wie Biowissenschaften, Maschinenbau, Robotik, Informations- und Kommunikationstechnik, kohlenstoffarme Technologien und Lebensmitteltechnologie abdecken. Die Liste «TOP 100 Swiss Startups» und die zugehörigen Markenveranstaltungen sind die symbolträchtigen Aktivitäten des schweizerischen Innovationsökosystems, die den höchsten Stand der schweizerischen Innovation und die Spitzenposition der internationalen Investitions- und Finanzierungsbereiche repräsentieren.

Die chinesische Version der Liste «TOP 100 Swiss Startups» 2025 wurde von Insight Tech ehrenhalber veröffentlicht. Insight Tech ist der autorisierte chinesische Kooperationspartner der Liste «TOP 100 Swiss Startups», der für den Betrieb und die Förderung der Liste in China verantwortlich ist und die kommerzielle Zusammenarbeit der Listenprojekte mit China unterstützt. Insight Tech ist ein Dienstleister für die industrielle Innovationszusammenarbeit zwischen China und der Schweiz, der sich durch Ökosystemaufbau und grenzüberschreitende Förderung dafür einsetzt, die schweizerische Innovation in China zu verbreiten und die Internationalisierung der chinesischen Industrie zu fördern.

Um die vollständige Liste und die branchenspezifischen Listen der «TOP 100 Swiss Startups» zu erhalten, besuchen Sie bitte das offizielle WeChat-Konto oder die offizielle Website von Insight Tech.