Direktlink :
Inhalt; Accesskey: 2 | Hauptnavigation; Accesskey: 3 | Servicenavigation; Accesskey: 4

Lungenarznei aus dem Moos-Bioreaktor

Das Kleine Blasenmützenmoos kommt natürlich in Nordamerika und Eurasien vor. <ic:message key='Bild vergrößern' />
Das Kleine Blasenmützenmoos kommt natürlich in Nordamerika und Eurasien vor. Quelle: Pirex/Wikimedia

01.02.2012  - 

Einatmen, ohne Luft zu bekommen, so lässt sich die Krankheit namens Idiopathische Pulmonalfibrose (IPF) am besten beschreiben. Die Lungenbläschen schrumpfen dabei und können so nur noch wenig Sauerstoff aufnehmen, erklärt Andreas Günther, Professor am Universitätsklinikum Gießen, den Mechanismus, der hinter IPF steckt. Nur die Hälfte der Patienten überlebt die ersten drei Jahre. Zusammen mit der Freiburger Firma Greenovation und einem Forscherteam will der Spezialist für Lungenerkrankungen jetzt Möglichkeiten zu einer Therapie entwickeln. Das Projekt ist auf drei Jahre angelegt und wird im Rahmen des Programms Gesundheitsforschung mit 833.000 Euro vom Bundesforschungsministerium gefördert. Am 30. Januar übergab der Parlamentarische Staatssekretär Helge Braun im Rektorat der Universität Gießen den Förderbescheid. 

IPF und akutes Lungenversagen – auch als „Atemnotsyndrom des Erwachsenen“ (ARDS) bezeichnet – mit diesen beiden Krankheiten und ihren schweren Symptome haben es Andreas Günther und sein Team beinahe jeden Tag zu tun. IPF tritt häufig bei älteren Menschen auf. Zum ARDS kommt es auch, wenn man Rauchgas einatmet, nach Unfällen oder durch das Inhalieren von Erbrochenem. In beiden Fällen sind die Lungenbläschen, zuständig für den Gasaustausch von Kohlendioxid und Sauerstoff, in ihrer Funktion eingeschränkt. Die sonst feine Struktur ist von dickem Bindegewebe durchsetzt, und kann sich nicht ausreichend entfalten. Die Patienten benötigen deshalb einen großen Teil ihrer Energie allein zum Atmen.

Mehr zum Thema auf biotechnologie.de

Förderbeispiel: Kleines Moos mit großer Zukunft

Wissenschaft: Therapeutisches Eiweiß aus dem Moosbioreaktor

Wissenschaft: Erstes entschlüsseltes Moos-Genom: Vom Landeroberer zum Arzneiproduzenten

Komplexer Proteinkomplex

Hilfe könnten sie jetzt von einer besonderen Moossorte erhalten. Das Moos fungiert dabei nicht als Quelle ätherischer Öle, die das Atmen erleichtern, sondern als Fabrik für einen Wirkstoff. Als solcher macht sich das Kleine Blasenmützenmoos (Physcomitrella patens) seit Jahren einen Namen (mehr...). Was es in diesem Fall produzieren soll, steht bereits fest: Schon 2007 konnte Günther einen Proteinkomplex mit dem etwas umständlichen Namen Surfactant-B Protein-Urokinase (SPUC) entwickeln. Das Enzym Urokinase ist in der Lage, die Fibringerinnsel in der Lunge aufzulösen. „Das Problem ist aber, dass sich die Gerinnsel in einem schleimigen Film befinden, den die Lungen zum Schutz der Bläschen produzieren. Urokinase löst sich in Wasser, in den fettigen Film kann sie deshalb nicht eindringen“, sagt Andreas Schaaf, wissenschaftlicher Leiter bei m Freiburger Greenovation, der wirtschaftliche Partner in dem Projekt.

Im Moosbioreaktor wollen die Freiburger Forscher den Proteinkomplex SPUC gegen akutes Lungenversagen herstellen. Lightbox-Link
Im Moosbioreaktor wollen die Freiburger Forscher den Proteinkomplex SPUC gegen akutes Lungenversagen herstellen. Quelle: Universität Freibung

Um die Schleimbarriere zu überwinden,  wurde das Enzym mit dem fettlöslichen Protein Surfactant-B verbunden. Inzwischen haben die Forscher der Universität Gießen nachgewiesen, dass ihre Idee funktioniert: der Proteinkomplex weist tatsächlich eine schützende und therapeutische Wirkung auf die Lungenzellen auf. Transgene Mäuse, in deren Lungen das Protein hergestellt wurde, erkrankten wesentlich seltener an Lungenentzündungen, bei kranken Tieren sank die Sterberate.

Was medizinisch sinnvoll ist, stellt die pharmazeutische Produktion vor neue Herausforderungen. „SPUC ist wegen seiner fettlöslichen Eigenschaften schwierig herzustellen,“, sagt Schaaf. „In tierischen Zellkulturen bekommt man deswegen Probleme mit der Zellmembran.“ Deshalb wandte sich die Universität Gießen an Greenovation. Dort hatte das Team um den Pflanzenbiotechnologen Ralf Reski schon früh erkannt, dass sich das Kleine Blasenmützenmoos leicht kultivieren und genetisch verändern lässt, was es zu einer möglichen Minifabrik für Arzneimittel macht.

Physcomitrella patens dient als Modellorganismus in der Pflanzenforschung.Lightbox-Link
Physcomitrella patens - hier ein Sporophyt - dient als Modellorganismus in der Pflanzenforschung.Quelle: Ralf Reski
Um das Prinzip auch in der Praxis umzusetzen, gründeten sie 1999 die Firma Greenovation. Vor vier Jahren wurde das komplette Genom des Blasenmützenmooses an der Universität Freiburg entschlüsselt (mehr...). Inzwischen laufen erste Versuche mit Antikörpern für Merck Serono (mehr...).

SPUC im „mittleren Maßstab“

Auch SPUC soll jetzt mit Hilfe des Kleinen Blasenmützenmooses produziert  werden, zunächst in kleinen Labormengen, um den Proteinkomplex in Vorbereitung auf die klinische Testphase weiter  analysieren zu können. „Wir erstellen stabile transgene Mooslinien, die mit dem Genkonstrukt für SPUC ausgestattet sind“, sagt Schaaf. Ziel sei es, das Protein zunächst in 500 Liter Kulturvolumen zu erzeugen, ein mittlerer Maßstab, wie der Arbeitsgruppenleiter sagt. Die theoretische Planung für das Genkonstrukt im Moos sei bereits abgeschlossen, in den nächsten vier Wochen soll  begonnen werden, die Gensequenzen im Labor zu klonieren. Insgesamt rechnen die Forscher damit, in 18 Monaten fertig zu sein.

Neben SPUC hat Greenovation noch fünf weitere Wirkstoffe, die sie von ihrem Moos produzieren lassen wollen. In diesem Jahr wird sich erweisen, ob die Technologie sich bewährt, sagt Schaaf. „2012 fällt die Entscheidung, ob sie in die Klinik kommen oder nicht.“

Autorin: Cornelia Kästner

 

Förderbeispiele

glowing cells in a test tube

Sie möchten erfahren, in welche Forschungsprojekte öffentliche Gelder fließen? Unter der Rubrik Förderbeispiele stellen wir regelmäßig öffentlich geförderte Forschungsvorhaben inhaltlich vor.


Zur Rubrik Erfindergeist

Fördermöglichkeiten

Abbildung von Geldscheinen

Sie suchen nach Finanzierungsmöglichkeiten für ein Forschungsvorhaben? Unter der Rubrik Förderung/ Fördermöglichkeiten geben wir Ihnen einen Überblick über nationale, europäische und internationale Geldgeber, die biotechnologische Projekte unterstützen.


Menschen

Forscherprofile

Sie wollen wissen, wie ein Wissenschaftler tickt und was ihn antreibt? Dann schauen Sie in unserer Rubrik Aktuelles/Menschen vorbei. Hier werden regelmäßig neue Persönlichkeiten aus der biotechnologischen Forschung porträtiert.


Zur Rubrik Menschen

Rohstoff Pflanze

Junges Mädchen hält Pflanze in den Händen

Ob Biokraftstoff, Arzneimittel oder Biokunststoff - Pflanzen liefern wichtige Rohstoffe für die biobasierte Wirtschaft. Eine allgemein-verständliche Broschüre gibt einen Überblick über die verschiedensten Anwendungen moderner Pflanzenforschung in Landwirtschaft, Ernährung, Industrie, Medizin und Energie.


Zur Rubrik Publikationen