Pharmaproteine

Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB

Die Entwicklung eines Medikaments kostet viel Zeit und Geld. Das Fraunhofer IGB unterstützt Pharma- und Biotechnologie-Unternehmen bei der Entwicklung und biotechnischen Herstellung von Nachahmerprodukten, aber auch bei der Entwicklung neuer therapeutischer Proteine.

Schwerpunkte sind die rekombinante Herstellung und das Proteindesign von Interferonen, für die bereits spektakuläre Erfolge erzielt wurden. Ein generisches Interferon-beta wurde Ende 2006 als erstes Biogenerikum aus einem Fraunhofer-Labor für den Markt zugelassen. Eine am IGB entwickelte, löslichere Variante des Interferon-beta wird von der Vakzine Projekt Management (VPM) GmbH in Braunschweig klinisch weiterentwickelt.

Auch andere Entwicklungslinien haben neue therapeutische Anwendungen zum Ziel. Die am IGB etablierten Technologien zur funktionellen Genom- und Proteomanalyse haben zu einer großen Fülle potenzieller Target-Moleküle für die gezielte Therapie von Infektionen z. B. durch den humanpathogenen Hefepilz Candida albicans geführt und damit Möglichkeiten für neue Medikamente eröffnet. Präklinische Tests von aussichtsreichen Wirkstoffkandidaten können vorab durch am IGB etablierte organoide Testsysteme aus dreidimensionalen humanen Zellstrukturen aussagekräftig unterstützt werden. Tierversuche werden so vermieden.

Forschungsthemen

  • Extraktions- und Reinigungsverfahren für Interferon-β-1b
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  • Generisches Interferon-beta (CinnoVex)
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  • Interferon-beta mit besserer Bioverfügbarkeit (Soluferon®)
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  • Optimierte Interferon-gamma-Varianten
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  • Rekombinante Herstellung von Faktor VIIa als Biosimilar
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  • Verbessertes Aufarbeitungsverfahren für Gerinnungsfaktor FVII
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  • Herstellung rekombinanter Proteine mit Funktions-Tag
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Wissenswertes

  • Interferone als Therapeutika: Proteindesign mit Interferonen
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Projekte

1. »Biomoleküle vom Band«

Proteine nach Wunsch für die Industrie zusammenbauen – das ist das Ziel des Fraunhofer-Verbundprojekts »Biomoleküle vom Band«, das seit 2011 als erste konkrete Maßnahme im Strategieprozess Biotechnologie 2020+ des Bundesministerium für Bildung und Forschung begonnen hat. Acht Fraunhofer-Institute wollen die Proteinproduktion aus der Zelle lösen und modulartig in technischen Kompartimenten realisieren: die eigentliche Proteinsynthese, die Verarbeitung des erzeugten Proteins und die Energiebereitstellung für die Proteinsynthese.

Projektpartner:

  • Fraunhofer IBMT, Berlin
  • Fraunhofer ISIT, Itzehoe
  • Fraunhofer IZM, Berlin
  • Fraunhofer IPA, Stuttgart
  • Fraunhofer IGB, Stuttgart
  • Fraunhofer IPK, Berlin
  • Fraunhofer IME, Aachen
  • Fraunhofer ISI, Karlsruhe

Förderung:

  • Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
  • Fraunhofer-Gesellschaft

 

2. Interferon-ß CHO-production technology: Fermentation of Interferon-bin 6 and 10 Liter Laboratory Scale

  • Projektpartner: CinnaGen Inc., Teheran

Siehe hierzu auch das Forschungsthema: Rekombinante Herstellung von Faktor VIIa als Biosimilar

3. Development of a Production Process for Recombinant Factor VII

  • Projektpartner: CinnaGen Inc., Teheran

 

4. Development of a Production Process for Recombinant Interferon-beta-1b

  • Projektpartner: CinnaGen Inc., Teheran

Leistungen

1. Klonierungsstrategien

  • Design von Expresions-Plasmiden, Artspezifische Codon-Optimierung

2. Proteinexpression in E. coli

  • Batch- und fed-batch-Fermentationen, Hochzelldichtefermentationen
  • Isolierung von Einschlusskörpern und Rückfaltung von Proteinen
  • Ertragsstarke lösliche Proteinreinigung

3. Aufreinigung von markierten Proteinen

  • Einstufige Aufreinigungsmethode mit Tags
  • Tag-Entfernung mit speziellen Enzymen

4. Weitere Aufreinigung von Proteinen

  • Chromatographie: Ionenaustausch, Größenauschlusschromatographie, hydrophobe Austauschchromatographie, IMAC.
  • Farbstoffaffinitätschromatographie durch Immobilisierung von Proteinen und Peptiden
  • Rückfaltung von Protein

5. Proteinexpression in Säugetier-Zelllinien

  • Stabile Zelllinien-Produktion

6. Proteincharakterisierung

  • Gelelektrophorese (SDS-PAGE, Native, IEF, 2-D) und Färbung mittels Coomassie Blau oder Silber
  • Bestimmung von Proteinkonzentration
  • Westernblotting
  • Messen des Absorptionsspektrums
  • N-terminale Sequenzierung
  • Peptide Mapping
  • Massenspektrometrie
  • Enzymaktivitätsmessungen

Ausstattung

Für die Aufarbeitung nach der Fermentation (Down-stream processing) von (Pharma)-Proteinen stehen als Ausstattung zur Verfügung:

Isolierung der Biomasse

  • Zentrifugen diskontinuierlich und Durchlaufzentrifugen
  • Mikrofiltration

Zellaufschluss

  • Hochdruckhomogenisator
  • Kugelmühlen
  • French press
  • Ultraschallaufschluss

Klärung der Extrakte (Überstande) und Konditionierung

  • Ultrazentifuge
  • Mikrofiltration
  • Proteinfällung
  • Wässrige Zweiphasensysteme

Proteinreinigung

  • Mehrere Systeme zur flüssigkeitschromatographischen Reinigung von Proteinen (ÄKTApurifier, ÄKTAexplorer, Smart-system)

Charakterisierung

  • SDS-PAGE, IEF, 2-D-electrophoresis, western blotting
  • HPLC
  • Edman-sequencing
  • Maldi-Tof-MS/MS
  • LC-MS/MS