Pro­te­ine sind wich­tige Bestand­teile und Pro­dukte in der Phar­ma­in­dus­trie. Ein neues CD-Labor an TU Wien soll nun die Her­stel­lung öko­no­misch wie öko­lo­gisch opti­mie­ren. Boeh­rin­ger Ingel­heim ist Indus­trie­part­ner beim vom BMAW unter­stütz­ten Labor.

Bestimmte Pro­te­ine zäh­len zu den wich­tigs­ten Pro­duk­ten der Phar­ma­in­dus­trie. Dazu gehö­ren Insu­lin oder auch Inter­fe­rone, die etwa gegen Dia­be­tes, Krebs oder auch gegen Virus­er­kran­kun­gen ein­ge­setzt wer­den. Bei der künst­li­chen Her­stel­lung sol­cher Pro­te­ine gibt es immer wie­der Pro­bleme, da diese zunächst falsch „gefal­tet“ sind. Statt eines funk­ti­ons­fä­hi­gen Pro­te­ins ent­steht ein soge­nann­tes „Ein­schluss­kör­per­chen“, das in müh­sa­men und teu­ren Arbeits­schrit­ten erst in die kor­rekte Form gebracht wer­den muss.

CD-Labore als erfolg­rei­che Pro­gramm­li­nie des BM für Arbeit und Wirtschaft
Aktu­ell wurde nun an der TU Wien ein neues Chris­tian-Dopp­ler-Labor (CD-Labor) eröff­net. Boeh­rin­ger Ingel­heim RCV ist der Indus­trie­part­ner und das Labor wird auch in gewohn­ter Form (CD-Pro­gramm­li­nie) vom Bun­des­mi­nis­te­rium für Arbeit und Wirt­schaft (BMAW) unter­stützt. Im Fokus der ange­wand­ten For­schun­gen ste­hen diese Ein­schluss­kör­per­chen und das Thema, wie sie sich am effi­zi­en­tes­ten in die rich­tige Form brin­gen las­sen. Ziel­set­zung ist ein­mal, den Pro­zess genau zu ver­ste­hen und als Com­pu­ter­mo­dell nachzubilden.

Final soll eine raschere, öko­lo­gi­schere und kos­ten­güns­ti­gere Her­stel­lung die­ser Pro­te­ine ermög­licht wer­den. „Die­ses CD-Labor soll die Pro­duk­tion bestimm­ter Bio­phar­ma­zeu­tika geziel­ter, effi­zi­en­ter sowie nach­hal­ti­ger machen und damit kür­zere Ent­wick­lungs­zei­ten, umwelt­freund­li­chere Pro­zesse und preis­lich güns­ti­gere Medi­ka­mente ermög­li­chen“, unter­streicht Mar­tin Kocher, Bun­des­mi­nis­ter für Arbeit- und Wirtschaft. 

Der rich­tige Code in einer fal­schen Form
Grund­sätz­lich sind Pro­te­ine immer aus den­sel­ben Bau­stei­nen auf­ge­baut – aus Ami­no­säu­ren, deren Abfolge vom Code der DNA vor­ge­ge­ben wird. Ein maß­ge­schnei­der­tes Pro­tein her­zu­stel­len ist mitt­ler­weile tech­nisch rela­tiv ein­fach. Bei einem Mikro­or­ga­nis­mus, wie etwa das Bak­te­rium E. coli, wird seine DNA geän­dert, sodass es das gewünschte Pro­tein erzeu­gen kann und dann auch die Ami­no­säu­ren-Abfolge pro­du­zie­ren, aus denen zum Bei­spiel das mensch­li­che Insu­lin besteht.

Das heißt aber noch lange nicht, dass dabei das gewünschte Pro­dukt ent­steht : „Es kommt auf die Kom­ple­xi­tät und drei­di­men­sio­nale Struk­tur des Pro­te­ins an“, erklärt Oli­ver Spa­diut, Pro­fes­sor am Insti­tut für Ver­fah­rens­tech­nik, Umwelt­tech­nik und Tech­ni­sche Bio­wis­sen­schaf­ten der TU Wien und Lei­ter des neuen CD-Labors. „Wenn sich das Pro­tein falsch fal­tet, ent­ste­hen Ein­schluss­kör­per­chen als mehr oder weni­ger funk­ti­ons­un­fä­hige Knäuel aus Ami­no­säu­ren“, so Spadiut.

Wie die Ent­wir­rung eines Woll­knäu­els zu einem gera­den Faden
Die For­scher müs­sen dann die in die­sen Ein­schluss­kör­per­chen gefan­ge­nen Ami­no­säu­re­ket­ten erst umbauen. Dafür wird es mit Che­mi­ka­lien zunächst ent­wirrt – so ähn­lich, als würde ein Woll­knäuel zu einem gera­den Faden aus­ge­wi­ckelt wer­den. Im nächs­ten Pro­zess­schritt fal­tet sich das Pro­tein wie­der zusam­men und kann seine end­gül­tige, sodann kor­rekte und medi­zi­nisch gewünschte Form einnehmen.

Die tech­ni­schen Her­stel­lungs­pa­ra­me­ter spie­len in der Phar­ma­in­dus­trie eine wich­tige Rolle. „Hier ist man aber oft auf Ver­such und Irr­tum ange­wie­sen. Man weiß aus Erfah­rung, wie man den Pro­zess steu­ert, um eini­ger­ma­ßen gute Ergeb­nisse zu erzie­len – aber ein umfas­sen­des, fun­da­men­ta­les Ver­ständ­nis fehlt noch“, so Oli­ver Spadiut.

Auf­wands­scho­nende und kos­ten­güns­ti­gere Pharmaprodukte
Die­ser Umstand erschwert dann ent­spre­chend auch die Ver­bes­se­rung der Pro­zesse und das soll sich nun durch das neue CD-Labor ändern. Im ers­ten Schritt sol­len Oli­ver Spa­diut und Team nun den Weg vom Ein­schluss­kör­per­chen zum funk­ti­ons­tüch­ti­gen Pro­tein genau ana­ly­sie­ren, am Com­pu­ter einen soge­nann­ten „digi­ta­len Zwil­ling“ die­ses Pro­zes­ses erstel­len und so die opti­male Pro­zess­steue­rung herausfinden.

Umwelt­un­ter­stüt­zend soll der Pro­zess dadurch mit weni­ger Che­mi­ka­lien aus­kom­men und über­haupt res­sour­cen­scho­nen­der wer­den. Das ist dann auch gut für die Indus­trie, wo neue Pro­zesse dann schnel­ler und zuver­läs­si­ger ent­wi­ckeln wer­den kön­nen, weil die opti­male Stra­te­gie schon am Com­pu­ter sicht­bar wird. Und final es ist auch gut für das Gesund­heits­sys­tem, da die so ent­ste­hen­den Phar­ma­pro­dukte kos­ten­güns­ti­ger und schnel­ler auf den Markt kom­men können.