Vom Puzzle mit Molekülen zur Herstellung von Pharmawirkstoffen
Mit körpereigener Abwehr Tumorzellen angreifen
Mit therapeutischen Impfstoffen wollen GBF-Wissenschaftler in Zukunft verschiedene Krebsarten bekämpfen. Sie setzen dabei auf das körpereigene Abwehrsystem, das sie für den Angriff auf Tumorzellen mobilisieren. Im Mittelpunkt der Forschungsarbeiten stehen dendritische Zellen, die eine Schlüsselrolle bei der Auslösung der Immunantwort spielen. Ihre Funktion: Sie zeigen dem körpereigenen Abwehrsystem, welche Moleküle "gut" und welche "böse" sind. In einem zweiten Schritt sorgen sie dafür, dass die entsprechenden Abwehrzellen sich vermehren und ihre Aufgabe ausführen.
Ziel ist es nun, die dendritischen Zellen des Patienten genetisch so zu verändern, dass sie dem Abwehrsystem ganz gezielt bestimmte Moleküle als "böse" präsentieren und so eine Immunantwort zum Beispiel gegen den schwarzen Hautkrebs stimulieren. Mit ersten klinischen Tests ist in ein bis zwei Jahren zu rechnen, sobald die Herstellung der veränderten Zellen nach den Regeln des Arzneimittelrechts für dieses Verfahren in der GBF etabliert ist. Alle für eine Anwendung am Menschen vorgesehenen Biotech-Produkte müssen nach diesen Regeln - den Vorschriften der Guten Herstellungspraxis (GMP=Good Manufacturing Practice) - erzeugt werden. Für die in Braunschweig vorhandenen GMP-Anlagen besteht eine entsprechende Erlaubnis der Arzneimittelbehörde.
Gemeinsam neue Wirkstoffe für die Medizin entwickeln
Das erst vor zwei Wochen gegründete Joint Venture der GBF mit der IBA GmbH (Institut für Bioanalytik), Göttingen, die IBA Biologics GmbH, ist bereits mit auf dem GBF-Stand dabei. Das Unternehmen wird auf dem Campus in Braunschweig angesiedelt sein und sich mit der Entwicklung von pharmazeutischen Wirkstoffen, deren Produktion sowie Vermarktung beschäftigen.
Dazu wird neben rekombinanten Proteinen auch die Entwicklung von neuartigen Wirkstoffen auf der Grundlage von Viren und Nukleinsäuren gehören. Die IBA Biologics GmbH wird alle Geschäfts- und Arbeitsfelder bedienen, die für die Entwicklung neuer Arzneimittel elementar sind. Das junge Unternehmen wird unter einem Dach die komplette Verfahrensentwicklung nach den Vorschriften des Arzneimittelrechts (GMP) anbieten, dies gilt für den Labormaßstab ebenso wie für den Produktionsmaßstab, inklusive einer Option auf eine spätere Routineproduktion.
Moleküle gegen Krebs- und Autoimmunerkrankungen finden
Störungen des Immunsystems spielen eine wesentliche Rolle bei der Entstehung von Krebs- und Autoimmunerkrankungen, zum Beispiel jugendliche Diabetes oder Multiple Sklerose. Denn nicht nur Bakterien oder Viren, sondern auch das Immunsystem selbst kann Krankheiten verursachen. Auf der Messe zeigen die Braunschweiger Wissenschaftler Strategien, wie durch eine gezielte Veränderung der körpereigenen Abwehr diese Vorgänge gezielt beeinflusst werden können und so diese Krankheiten besser zu behandeln sind.
Die Forscher konzentrieren sich dabei auf den Teil des Immunsystems, der mit den Schleimhäuten verbunden ist. So ist bekannt, dass eine fehlerhafte Funktion des Abwehrsystems beim Menschen zu chronisch entzündlichen Darmerkrankungen führen kann ("Morbus Crohn" oder "Colitis ulcerosa"). Um die Krankheitsmechanismen auf molekularer Ebene detailliert zu erforschen und beeinflussen zu können, wird zur Zeit ein Tiermodell mit transgenen Mäusen entwickelt.
Kombinatorische Technologie: Puzzle mit Molekülen
Die kombinatorische Technologie hat sich als wichtiges Forschungswerkzeug etabliert, zum Beispiel bei der Früherkennung von Krankheiten oder der Suche nach neuen Medikamenten. Mit den Verfahren können in wenigen Tagen mehr Substanzen hergestellt und getestet werden, als überhaupt mit herkömmlichen Verfahren gemacht wurden. Dabei ist der Aufwand vergleichsweise gering, die eingesparten Kosten durch den Zeit- und Materialgewinn sind jedoch immens.
Die kombinatorische Technologie lässt sich mit einem Puzzle vergleichen. Zum einen geht es um die Herstellung der Puzzle-Teilchen, zum anderen um das Durchsuchen des riesigen Haufens. In Wirklichkeit sind die Puzzle-Teilchen Moleküle, die wiederum aus kleinen Bausteinen aufgebaut werden. Unermesslich groß ist die Zahl an Bausteinkombinationen, jede führt zu Molekülen mit neuen Eigenschaften. Bei der kombinatorischen Technologie werden nun mittels geschickter Synthesemethoden Millionen von Molekülvarianten gleichzeitig hergestellt und dann in einem schnellen Testverfahren die Moleküle mit den gewünschten Eigenschaften herausgesucht.
Auf der BIOTECHNICA wird als Beispiel für die kombinatorische Technologie die Spot-Synthese gezeigt, eine molekulare Rasterfahndung per Roboter. Sie wird zum Beispiel zur systematischen Suche nach biologisch aktiven Aminosäuresequenzen (Peptide) eingesetzt. Die Peptide dienen den Wissenschaftlern als biochemische Werkzeuge, um die biologische Funktion einzelner Moleküle im Detail zu erforschen.
Datenbank Transfac: Bibliothek für Innovationen
In der Datenbank Transfac werden Daten über die menschliche Erbsubstanz gespeichert. Diese computergestützte Bibliothek ordnet die Datenberge jedoch nicht nur, sondern hilft auch, die darin verborgenen Informationen zu entschlüsseln. Da die Analyse der menschlichen Erbsubstanz in der letzten Dekade sehr stark vorangetrieben wurde, war auch eine entsprechende Weiterentwicklung der Datenbanksysteme nötig. Als eigener Wissenschaftszweig ist daher die Bioinformatik entstanden.
Auf der Messe werden neben der Datenbank Transfac noch weitere Neuentwicklungen aus der Bioinformatik gezeigt, die zum Teil in Kooperation mit der GBF-Ausgründung BIOBASE entwickelt werden. Die Datenbanken sind mit einer Reihe weiterer internationaler Datenbanken verknüpft. Nur mit Unterstützung dieser Datenbanksysteme kann die Aufklärung der menschlichen Erbsubstanz, dem Genom, zu grundsätzlich neuen Ansätzen führen, Krankheiten zu verstehen, zu diagnostizieren und auch zu therapieren.
Bakterien reinigen Abwässer von giftigen Quecksilberverbindungen
Als Alternative zu physikalischen und chemischen Reinigungsmethoden wurde an der GBF ein biotechnologisches Verfahren zur Entfernung von Quecksilber aus Abwässern entwickelt. Diese fallen kontinuierlich bei technischen Prozessen an. Beispiele sind die elektrolytische Chlorherstellung, die Impfstoffproduktion oder die Müllverbrennung.
Das Exponat ist das Modell einer Pilotanlage, die die GBF gemeinsam mit der Preussag Wassertechnik, Zwingenberg, entwickelt hat. Die Anlage kann bis zu 3 Kubikmeter Abwasser pro Stunde reinigen und ist vollständig automatisiert. Sie befindet sich zur Zeit im Probebetrieb bei der Firma Elektrochemie in Ibbenbüren. Bei dem Verfahren setzen die Braunschweiger Wissenschaftler auf bestimmte Gruppen von Bakterien, die in der Lage sind, hochgiftiges Quecksilbersalz aufzunehmen und es als metallisches Quecksilber in Form von winzigen Kügelchen wieder auszuscheiden. Diese können dann leicht aus dem Bioreaktor herausgelöst und sogar wiederverwendet werden.
