Arzneimittel

Analysetechnik auf dem Sprung in die Zukunft

Proteomics liefert eine Momentaufnahme beinahe des gesamten Proteinbestandes einer Zelle und ist eigentlich ein klassisches Instrument der Arzneimittelforschung. Nun zeigt sich, dass auch die Biotechnologie von der neuen Technik profitieren könnte.

Proteomics ist zweifellos eine Zukunftstechnik. Zurzeit liefern sich verschiedene Pharmaunternehmen ein spannendes Rennen, wer das erste proteombasierte Medikament präsentiert. 40 Firmengründungen in den letzten Jahren künden ebenso von der ungeheuren Dynamik dieses Marktes, wie eine kürzlich erschienene Studie des Marktforschungsunternehmens Frost & Sullivan zeigt. Diese weist für Technologien, die sich um Proteomics ranken, allein im Jahr 1999 weltweite Umsätze von 700 Mio. Dollar aus. Und bis zum Jahr 2005 sollen die Erträge sogar auf 5,8 Mrd. Dollar ansteigen, bei einem Wachstum von über 40 % pro Jahr – und das allein mit dem Einsatz in der Arzneimittelentwicklung.
Doch damit sind die Potenziale des neuen Hoffnungsträgers noch lange nicht ausgeschöpft. Zwar ist die Suche nach neuen Wirkorten und -mechanismen für medizinische Substanzen immer noch der mit Abstand lukrativste Markt für die in Deutschland recht jungen Proteomics-Unternehmen, aber nach Meinung von Dr. Roland Wagner, dem Leiter der Zellkulturtechnik bei der Braunschweiger Gesellschaft für Biotechnologische Forschung (GBF), könnte Proteomics auch bei der Kultivierung von Bakterien, tierischen und pflanzlichen Zellen im Fermenter gute Dienste leisten.
Verfahrensoptimierung und Qualitätskontrolle sind dabei denkbare Einsatzbereiche. Denn Knackpunkt vieler biotechnologischer Verfahren ist, dass zum einen die Ausbeute geringer ausfällt als erhofft, und zum anderen die winzigen Organismen neben dem eigentlichen Wirkstoff noch eine Vielzahl unerwünschter Proteine herstellen, die dann mühsam entfernt werden müssen.
„Proteomics ist dabei ein zusätzlicher Weg herauszufinden, was eine gute Produktions-Zelllinie kennzeichnet“, erklärt Wagner. Denn viele Stoffwechselwege und physiologische Kontrollmechanismen müssen erst noch erforscht werden.
Einen entscheidenden Schub könnte dabei die Chiptechnologie liefern, die ebenso automatisierte wie miniaturisierte Versuche ermöglicht. Die in Palo Alto angesiedelte Ciphergen Biosystems hat ein System zur Produktionsreife gebracht, bei dem mit Chemikalien oder Antikörpern beschichtete Aluminiumchips auf einen Streich bis zu 1000 Proteine aus einer Zellmixtur fischen.
Ebenfalls auf Proteomics spezialisiert ist das Biotech-Unternehmen Toplab, ein 1994 gegründetes Spin Off des Max-Planck-Instituts für Biochemie in Martinsried, das einen ähnlichen Ansatz verfolgt wie die Forscher des GBF: „Mittels Proteomanalyse kann man erkennen, welche Zusammenhänge zwischen hoher Produktionsrate und Proteinzusammensetzung der Zelle bestehen“, verdeutlicht Dr. Ulrich Schneider, Leiter der Proteomanalytik. So manipulieren die Forscher gezielt das Erbgut von Mikroorganismen, um Bakterienklone zu züchten, die mit hoher Produktivität Pharmaproteine herstellen.
Für spezialisierte Dienstleister sind Aufträge, die sich mit der Prozess-Optimierung oder der Ausbeutesteigerung befassen, zwar eher eine Randerscheinung, betont Schneider, doch zahlreiche Biotech-Unternehmen zerbrechen sich den Kopf darüber, wie den Fermentern eine höhere Ausbeute abzuringen ist. Und das aus gutem Grund: Der Markt mit biotechnologisch hergestellten Enzymen, Vitaminen, Antibiotika oder rekombinanten Pharmaproteinen wie Insulin, ß-Inteferon oder Erythropoetin wächst rasant. Allein in Europa beinhalteten 1999 über 30 % der neu zugelassenen Medikamente einen biotechnologisch hergestellten Wirkstoff, und die Experten des Verbands Forschender Arzneimittelhersteller prognostizieren, dass bis zum Jahr 2018 die Hälfte der chemisch-synthetischen Arzneimittel durch biotechnologische ersetzt sein werden.
Schon jetzt stehen in Deutschland 68 mit gentechnologischen Methoden hergestellter Medikamente zum Verkauf, die 1998 einen Umsatz von 1,7 Mrd. DM brachten. Außerdem erfordern Bau und Unterhaltung der Produktionsanlagen hohe Investitionen, was den Zwang verstärkt, das Optimum aus den Fermentern heraus zu kitzeln. Dabei können sich Ausbeutesteigerungen von nur 0,1 % bereits in sechs- bis siebenstelligen Dollar-Beträgen rechnen, weiß der Leiter der Enzymtechnologie bei Henkel, Dr. Stefan Müllner. Er sieht Proteomics auch bei der gezielten Suche nach technischen Enzymen sinnvoll eingesetzt. In Zukunft könnten so Biokatalysatoren ausfindig gemacht werden, die chemische Synthesen umweltfreundlicher und ressourcenschonender machen. ANKE GEIPEL-KERN

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  • Anke Geipel-Kern

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