Ein Großteil der Arzneimittel wird heute biotechnisch mithilfe von gentechnisch veränderten Bakterien, Hefen oder Zellkulturen hergestellt. Jetzt aber haben niederländische Forscher eine weitere Alternative demonstriert: Mithilfe gentechnischer Veränderungen brachten die Forscher Pflanzen dazu, gezielt bestimmte Proteine in ihren Samen zu produzieren, die wie Antikörper wirken. Der Vorteil: Für die Herstellung dieser Antikörpervarianten braucht man keine Hightech-Labore. Die Ergebnisse sind jetzt in der Zeitschrift „Proceedings of the National Academy of Sciences“ erschienen.
Viele heutige Arzneimittel basieren auf menschlichen Proteinen als Wirkstoffen, wie beispielsweise Antikörper für die Krebstherapie. Die bisherigen Herstellungsmethoden auf der Basis von Bakterien, Hefen oder Zellkulturen funktionieren gut, sind jedoch teilweise teuer und relativ aufwändig, da sie gut ausgerüstete Labore und Personal für die Pflege der Zellkulturen brauchen, und haben nur eine begrenzte Kapazität.
Pflanzen als Alternative?
Seit einigen Jahren haben die Forscher Bart Van Droogenbroeck, Ann Depicker and Geert De Jaeger von vom Flanders Interuniversity Institute for Biotechnology (VIB) an der Universität Ghent in Belgien, daher nach Methoden gesucht, um die benötigten Proteine von Pflanzen produzieren zu lassen. Denn Pflanzen bieten gegenüber den klassischen Verfahren mehrere Vorteile: Sie benötigen keine Hightech Labore und lassen sich in großer Menge züchten ohne kostspielige Fermenter und andere Geräte. Experten schätzen, dass Produktionskosten mit Pflanzen um das Zehn- bis Hundertfache niedriger liegen könnten als bisher. Zudem könnten die das Protein enthaltenden Pflanzensamen lange Zeit ohne Qualitätsverlsut gelagert werden. Der Wirkstoff muss erst dann isoliert werden, wenn er gebraucht wird.
Antikörpervariante im Pflanzensamen
Den Forschern um de Jäger ist es gelungen, Pflanzen zu erzeugen, die eine hohe Konzentration einer Antikörpervariante des Menschen in ihren Samen produzieren. Dese Variante besitzt zwar die entscheidenden Merkmale und Wirkungen eines Antikörpers, reproduziert aber nicht die ganze Struktur dieser Proteine. Die Ausbeute der solchermaßen veränderten Pflanzen war hoch: Mehr als ein Drittel der gesamten Proteinmenge in den Samen bestand aus dem Antikörper. Gegenüber vorherigen Versuchen, bei denen die Ausbeute maximal bei einem Prozent lag, ist dies bereits ein gewaltiger Schritt nach vorn.
Im Test erfolgreich gegen Hepatits-A
Die zuerst produzierte Antikörpervariantegehörte eher zum einfacheren Typ, mit nur einer Bindungsstelle und einer sehr einfachen Struktur. Doch jetzt ist es den Wissenschaftlern gelungen, auch komplexere Varianten in den Samen der Arabidopsis-Pflanze zu erzeugen. Hier machten die Antikörper immerhin noch zehn Prozent des Gesamtproteingehalts aus. Ähnlich wie vollständige Antikörper besitzen diese Analoga zwei Bindungsstellen. Antikörpervarianten dieses Typs liefern damit beste Voraussetzungen, für therapeutische Zwecke, aber auch als diagnostische Hilfsmittel eingesetzt werden.
Erste Tests der Wirksamkeit dieser pflanzlichen Antikörper haben ergeben, dass der ungewöhnliche Herstellungsweg die Effektivität der Wirkstoffe offenbar nicht weiter beeinflusst. In umfangreichen Labortests schützten sie Tierzellen genauso effektiv gegen eine Infektion mit dem Hepatitis-A-Virus wie herkömmliche menschliche Antikörper. Damit könnten diese Untersuchungen einen ersten Schritt hin zu einer neuen Produktionsmethode für biotechnische Arzneimittel darstellen.
(VIB, Flanders Interuniversity Institute of Biotechnology, 17.01.2007 – NPO)
