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«medizinische» Proteine von Pflanzen produziert

pressemitteilung vom 27. Februar 2007

Eine Forschergruppe des Nationalen Forschungsschwerpunkts (NCCR) Überlebenserfolg von Pflanzen engagiert sich in der molekularen Landwirtschaft, ein Ansatz, der Biotechnologie und Landwirtschaft verbindet und der darin besteht, Pflanzen für pharmazeutische Anwendungen zu kultivieren. Den Forschern an der Universität Neuenburg ist es nun gelungen, eine Produktionsmethode zu entwickeln, mittels derer rekombinante Proteine, d.h. Moleküle, die eine aktive Rolle in der Herstellung von Medikamenten spielen, auf pflanzlicher Basis produziert werden können.

Das Team von Prof. Felix Kessler, Direktor des Labors für Pflanzenphysiologie, interessiert sich für die Funktionsweise der Chloroplasten, bekannt für ihre zentrale Rolle in der Photosynthese. Das Potential dieser pflanzlichen Zellorganellen ist damit aber noch nicht ausgeschöpft. Sie können zum Beispiel an den Plastoglobuli, also den kleinen Lipidkörperchen in Innern der Chloroplasten, grosse Mengen von Proteinen speichern. Eine Anwendungsmöglichkeit, welche die Forscher im Wissenschaftsmagazin BMC Biotechnology* beschreiben.

Diese Eigenschaft dürfte für die Pharmaindustrie von grossem Interesse sein, denn die Herstellung von Medikamenten wie Insulin für Diabetiker, Interferonen zur Behandlung von Multipler Sklerose oder auch EPO, das bei starker Blutarmut (Anämie) verabreicht wird, basiert auf sogenannten rekombinanten Proteinen. Die «Rekombinationstechnik» besteht darin, die Erbinformation einer Zelle so zu verändern, dass diese ein bestimmtes Protein selbständig herstellt. Die modifizierten Zellen werden anschliessend in Kulturen vermehrt, um die Proteine in grossem Massstab zu produzieren. Derzeit beruht die Produktion von rekombinanten Proteinen auf der Fermentation von Hefen und Bakterien sowie auf Zellkulturen von Insekten oder Säugetieren.

Diese Produktionsverfahren weisen jedoch Nachteile auf, und zwar nicht nur bezüglich der Kosten, sondern auch betreffend der Risiken einer Kontamination mit Krankheitserregern, die dem Menschen gefährlich werden können. Der Rückgriff auf Pflanzen ist demnach eine vielversprechende Alternative, denn er ermöglicht ein Umgehen dieser Risiken bei gleichzeitiger Kostenreduktion um den Faktor 10 bis 100.

Unter der Leitung von Felix Kessler sowie der Unterstützung des NCCR Überlebenserfolg von Pflanzen konnten Pierre-Alexandre Vidi und Claire Bréhélin den Vorteil darlegen, den der Gebrauch von Plastoglobuli zur Proteingewinnung gegenüber der Verwendung anderer Bestandteile der Chloroplasten aufweist. Bei diesem Verfahren reichern sich nämlich die von transgenen Pflanzen produzierten «medizinisch wirksamen» Proteine an der Oberfläche der Plastoglobuli an. Anschliessend - und dies ist eine der Stärken dieser Technologie - können die Proteine leicht mittels Phasentrennung isoliert werden, ähnlich wie Rahm, der von der Milchoberfläche abgeschöpft wird. Hinzu kommt eine weitere günstige Eigenschaft - Claire Bréhélin präzisiert: «Das hydrophobe Milieu der Plastoglobuli könnte ermöglichen, Proteine herzustellen, die mit den klassischen Produktionsmethoden zum jetzigen Zeitpunkt nicht auf zufriedenstellende Weise produziert werden können.»

Den Forschern diente zur Entwicklung ihrer Methode die Arabidopsis als Modellpflanze. In einem nächsten Schritt soll nun das «Plastoglobuli-System» auf Kulturpflanzen mit grossen, chloroplastreichen Blättern (zum Beispiel Tabak) übertragen werden, damit eine Produktion in grösserem Umfang erreicht werden kann.

*Plastoglobules: a new address for targeting recombinant proteins in the chloroplast
Pierre-Alexandre Vidi, Felix Kessler and Claire Brehelin; BMC Biotechnology 2007, 7:4 
website: www.biomedcentral.com/1472-6750/7/4/abstract

 

kontakt

Prof. Felix Kessler
Université de Neuchâtel (Suisse)
Tel +41 32 718 2292