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Potsdam: Antikörperproduktion wird automatisiert

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Hans-Peter Hiepe vom BMBF eröffnet die neue Automatisierungsplattform. Quelle: biotechnologie.de

17.11.2010  - 

Potsdamer Forscher suchen nach Möglichkeiten, die Produktion von Antikörpern radikal zu vereinfachen. Besonders aufwendig ist die Kultur und Zucht von Zelllinien, die Antikörper herstellen. Sie müssen regelmäßig versorgt und untersucht werden. Solche Routinetätigkeiten verschlingen viel Zeit, die Wissenschaftler lieber neuen Forschungsvorhaben widmen würden. Die Nachwuchsgruppe Antikörper-Technologien der Universität Potsdam konnte nun als zweite Gruppe überhaupt in Deutschland ein voll automatisiertes System zur Gewinnung von Antikörpern in Betrieb nehmen. Das Gerät nimmt den Wissenschaftlern gleich eine ganze Reihe von Routineaufgaben bei der Antikörperherstellung ab.

Die Nachwuchsgruppe um Katja Heilmann vom Institut für Biochemie und Biologie der Universität Potsdam will neue Verfahren entwickeln, mit denen sich Antikörper schneller und mit weniger Aufwand herstellen lassen. Die Y-förmigen Eiweißmoleküle haben sich in den vergangenen Jahren zu wahren Universaltalenten der Biotechnologie entwickelt, sie gehören zu der gewichtigsten Klasse an biotechnologisch hergestellten Medikamenten und werden vor allem bei der Behandlung von Krebserkrankungen eingesetzt. 

Antikörper sind bei allen Wirbeltieren ein wesentlicher Teil der Immunabwehr. Produziert werden sie in speziellen Zellen des Immunsystems, den B-Zellen. Es gibt eine schier unendliche Zahl unterschiedlicher Antikörper, nur so kann ein Organismus die vielen verschiedenen Krankheitserreger abwehren.

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Weil jedes dieser Eiweißmoleküle hochspezifisch nur an eine bestimmte Zielstruktur binden kann, eignen sie sich besonders gut für analytische und diagnostische Zwecke. Mit ihnen können dann zum Beispiel winzige Verunreinigungen bei Lebensmitteln nachgewiesen oder Hormonwerte genau bestimmt werden. Gerade weil es so viele unterschiedliche Antikörper gibt, wird die Aufreinigung aber auch besonders komplex und teuer. Eine neue Antikörperzelllinie zu entwickeln, dauert im Schnitt etwa ein halbes Jahr. In dieser Zeit züchten die Forscher eine Gemeinschaft unbegrenzt teilungsfähiger, sozusagen unsterblicher Zellen, die alle genau denselben Antikörper produzieren. Die Wissenschaftler sprechen dann von monoklonalen Antikörpern.

Roboter versorgt die Zellen auch am Wochenende

Aber das funktioniert nur mit einem hohen Zeitaufwand: Die Nährlösung der sich vermehrenden Zellen muss regelmäßig ausgetauscht werden. Sind die Kulturschalen zu dicht bewachsen, müssen die Zellen vereinzelt und in geringerer Dichte auf neue Platten überführt werden. Nach der Ernte müssen die Zellen weggefroren werden, damit die Antikörper funktionsfähig bleiben. All diese Schritte haben die Potsdamer Forscher um Nachwuchsgruppenleiterin Heilmann bisher manuell vollzogen. „Rein rechnerisch ist zu jedem Zeitpunkt eines Arbeitstages ein Mitarbeiter dabei, die Zelllinien zu versorgen“, beschreibt die Biologin den hohen Zeitaufwand für die Routinearbeiten.

InnoProfile

Mit dem der Förderinitiative Unternehmen Region sollen gezielt die neuen Länder gefördert werden. Das Teilprogramm Innoprofile fördert die Zusammenarbeit zwischen Nachwuchsforschungsgruppen an Institutionen der öffentlich finanzierten Forschung und denjenigen Unternehmen vor Ort, die das wirtschaftliche Kompetenzprofil ihrer Region prägen

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In Zukunft wird eine automatisierte Arbeitsplattform all das für sie übernehmen. Die Vorteile liegen auf der Hand: Der Roboter arbeitet zuverlässig rund um die Uhr. Er macht – eine richtige Programmierung vorausgesetzt – keine Fehler und verringert so den produzierten Ausschuss.  Außerdem können die Zellen auch am Wochenende optimal versorgt werden, ohne dass einer der Wissenschaftler dafür seine Freizeit opfern muss.

Eines von fünf Geräten weltweit

Damit bleibt den Potsdamer Wissenschaftlern mehr Zeit für ihre eigentliche Arbeit: sie suchen nach Verfahren, um die Antikörperproduktion zu vereinfachen. Eine Möglichkeit sehen die Forscher in der Verwendung spezieller Kamel-Antikörper sowie in einer automatisierten Selektion geeigneter Antikörper-produzierender Zellen (mehr...). Die Arbeitsstation zum Preis von 1,5 Millionen Euro wurde genau auf die Bedürfnisse des Potsdamer Forscherteams zugeschnitten. Die Entwicklungsdauer für einen neuen Antikörper verkürzt sich damit von einem halben Jahr auf nur noch sechs bis acht Wochen. „Wir werden das Gerät zunächst in vier unterschiedlichen Projekten einsetzen“, erläutert Heilmann.

Weltweit gibt es nur fünf dieser Arbeitsstationen, die zur Antikörperproduktion eingesetzt werden. Die Anschaffung des Gerätes wurde über einen Aufstockungsantrag im Rahmen der Initiative Unternehmen Region möglich. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung stellt im dazugehörigen Programm InnoProfile seit 2005 insgesamt 140 Millionen Euro bis zum Jahr 2013 bereit. Derzeit sind 42 Konsortien an dem Programm beteiligt. Die Potsdamer Nachwuchsgruppe ist eine davon. Wenn die Förderung für sie 2012 endet, wird die Gruppe bis zu 5,8 Millionen Euro erhalten haben.

 

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