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Therapeutisches Eiweiß aus dem Moos-Bioreaktor

Im Moosbioreaktor haben Freiburger Forscher nun erstmals das therapeutische Eiweiß Komplementfaktor H hergestellt. Davon könnten künftig Patienten mit einer Makula-Degeneration profitieren. <ic:message key='Bild vergrößern' />
Im Moosbioreaktor haben Freiburger Forscher nun erstmals das therapeutische Eiweiß Komplementfaktor H hergestellt. Davon könnten künftig Patienten mit einer Makuladegeneration profitieren. Quelle: Universität Freibung

13.08.2010  - 

Therapeutische Eiweiße haben eine große Zukunft in der Medizin. Schon heute gibt es vielversprechende Behandlungserfolge bei Krebs, Asthma oder rheumatischen Erkrankungen. Doch die Herstellung der Proteine bleibt eine Herausforderung. Da Eiweißmoleküle recht groß und dazu komplex aufgebaut sind, muss man sie aus Tieren oder Pflanzen gewinnen oder in Zellkulturen heranzüchten. In den letzten Jahren haben Biotechnologen eine Moospflanze als Eiweiß-Lieferant für die Medizin entdeckt. Jetzt haben Freiburger Forscher dem Gewächs beigebracht, das menschliche Protein „Komplementfaktor H“ zu produzieren. Wie sie im Plant Biotechnology Journal (17. August 2010, Online-Vorabveröffentlichung) berichten, kann die Arznei zur Behandlung einer altersabhängigen Netzhauterkrankung eingesetzt werden.

 

Gentechnisch hergestellte Proteine sind in der Medizin auf dem Vormarsch: Sie werden sowohl in der Diagnose als auch in der Therapie eingesetzt. Humaninsulin wird heute routinemäßig in gentechnisch veränderten Bakterien produziert. Komplexere Proteine müssen jedoch in komplexeren Organismen synthetisiert werden. Dies geschieht meistens in Bioreaktoren mit tierischen Zelllinien. Ein aufwendiges und teures Unterfangen, denn die tierischen Zellen sind anfällig und müssen ständig vor Verunreinigungen mit Krankheitserregern bewahrt werden. Im Vergleich dazu sind Pflanzen wesentlich genügsamer, auch stellen tierische Keime keinerlei Gefahr für den Produktionsablauf dar. Freiburger Pflanzenbiotechnologen um Ralf Reski haben deshalb schon seit vielen Jahren das Kleine Blasenmützenmoos Physcomitrella patens für sich entdeckt. Sie haben die Mooszellen so umgerüstet, dass sie eine Reihe menschlicher Proteine herstellen können (mehr...). In sogenannten Moosbioreaktoren züchten die Forscher die grünen Medizinfabriken kostengünstig heran.

Ein Faktor aus dem Immunsystem

Nun gelang einem Team um Eva Decker von der Universität Freiburg, im Moosbioreaktor ein menschliches Protein zu produzieren, dessen Fehlen bei 50 Millionen Menschen zu altersbedingter Blindheit führt: das Eiweiß namens „Komplementfaktor H“. Dieses Protein ist ein Bestandteil des Komplementsystems, welches als Teil des menschlichen Immunsystems die Immunantwort gegen verschiedene Krankheitserreger steuert. Nimmt die Menge dieses Proteins im Blut ab, so hat das schwerwiegende Folgen: „Eine zu geringe Menge dieses Proteins bei älteren Menschen ist die Hauptursache der altersabhängigen Makuladegeneration (AMD), einer Netzhauterkrankung, die besonders in Industrieländern ein Problem ist“, sagt Eva Decker.

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Die gentechnisch veränderten Moose geben das gebildete Protein in die Nährlösung ab, in der sie selbst schwimmen. Daraus kann es leicht aufgereinigt werden. Die Forschungsarbeiten wurden vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen der Freiburger Initiative FRISYS gefördert. Biochemiker vom Freiburger Zentrum für Biosystemanalyse um Andreas Schlosser zeigten mithilfe von hochauflösender Massenspektrometrie, dass der vom Moos produzierte „Faktor H“ vollständig vorliegt. Infektionsbiologen vom Hans-Knöll-Institut in Jena wiesen nach, dass Faktor H aus Moos im Biotest voll funktionstüchtig ist.

Interessante Option für die Pharmaindustrie

„Da es Faktor H gegenwärtig nicht in der Apotheke zu kaufen gibt, ist eine Behandlung der AMD mit diesem Protein nicht möglich“, sagt der Jenaer Forscher Peter Zipfel. „Bisher konnte man Faktor H kaum gentechnisch produzieren. Ich bin überzeugt, dass der Moosbioreaktor hierfür erstmals eine interessante Option bietet.“Den Pflanzenbiotechnologen kommt dabei gelegen, dass Faktor H von den zuständigen EU-Behörden den Status eines Arzneimittels für seltene Leiden zugesprochen bekam. Dieses offizielle „Orphan Drug“-Etikett bedeutet, dass Entwicklung und Zulassung solcher Arzneimittel behördlich besonders gefördert werden.Es wird aber noch dauern, bis es Medikamente aus Moos in der Apotheke zu kaufen gibt“, sagt Ralf Reski. „Mit Methoden der Systembiologie und der Synthetischen Biologie optimieren wir den Moosbioreaktor weiter.“ Die Durchführung klinischer Studien und der Aufbau einer industriellen Produktion sei jedoch langwierig und teuer. “Dies ist dann Aufgabe von Unternehmen, nicht der universitären Forschung“ so Reski.

 

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