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Hermann Hamster: Seine Ur-ur-ur-ur-ur-ur ...-Großmutter rettet seit 25 Jahren Menschenleben.
 
Allgemeinmedizin 7. Oktober 2013

Hamstergenom entschlüsselt

Das nun sequenzierte Genom des CHO-„Originalhamsters“ ist die perfekte Referenz, um das Erbgut der CHO-Zellen zu überprüfen, die seit Jahrzehnten in Zellkulturen weitergezüchtet wurden.

Eine Forschergruppe der Wiener Universität für Bodenkultur hat das Genom des chinesischen Hamsters entschlüsselt. Weil die Eierstockzellen dieses Tieres die gefragtesten Vehikel zur Herstellung wichtiger Therapeutika sind, eröffnet das neue Möglichkeiten in der Entwicklung neuer, wirksamer Heilmethoden.

Die Eierstockzellen der weiblichen Hamster (CHO-Zellen) sind aus der modernen Medizin nicht mehr wegzudenken, denn sie sind die gefragtesten Produktionsvehikel in der Pharmaindustrie. Eine Forschergruppe um Prof. Dr. Nicole Borth, Universität für Bodenkultur, Wien, hat nun das Genom des chinesischen Hamsters entschlüsselt – als Ergebnis der Forschungspartnerschaft zwischen dem Austrian Centre of Industrial Biotechnology (acib), der Universität für Bodenkultur Wien (BOKU) und der Universität Bielefeld (CeBiTec). „Wir können jetzt besser verstehen, wie die Zellen funktionieren und sie besser an die gewünschten Anforderungen anpassen“, erklärt Borth und denkt an neue Biopharmazeutika und Behandlungsmethoden.

Ob Antikörper, Blutgerinnungsfaktoren, Rheumatherapie oder Krebsmedikamente – die Pharmaindustrie bringt immer mehr therapeutische Proteine auf den Markt. Wirkstoffe in der Humanmedizin sind aber nicht nach einem einfachen Muster gestrickt. Da gibt es chemisch sehr simple Sorten, die aus einem einfachen Molekül aus wenigen Atomen bestehen. Therapeutische Proteine sind allerdings aus hunderten Aminosäuren aufgebaute, komplizierte Eiweißstoffe. Im Gegensatz zu den einfachen Produkten müssen diese Eiweißstoffe perfekt an den menschlichen Organismus angepasst sein, damit es zu keinen Neben- oder Abwehrreaktionen kommt. „Das häufigste Produktionsvehikel für diese Substanzen sind seit 1987 künstlich kultivierte Eierstockzellen des weiblichen Hamsters“, erklärt Borth.

Das erste Produkt war ein Wirkstoff, der Herzinfarktpatienten verabreicht wurde, um das Auflösen von Blutgerinnseln zu stimulieren. 70 Prozent der pharmazeutischen Wirkstoffe werden mittlerweile mit CHO-Zellen hergestellt. Hamster müssen dafür keine mehr sterben, Industrie und Forschende vermehren nur noch die Zellen, die einmal im Jahr 1957 isoliert wurden. Die in-vitro-Kultivierung führt aber auch zu Schwierigkeiten: „Diese Zellen sind im Laufe der Zeit natürlichen Veränderungen unterworfen“, sagt Borth. „Die Aktivität der Gene ist in allen Labors, die Hamsterzellen entwickeln und vermehren, unterschiedlich. Das Originalerbgut ist einer ständigen Veränderung unterworfen“.

Perfekte Referenz

Das ist ein Vorteil – die Anpassungsfähigkeit der Zellen betrachtend. Und ein Nachteil, weil es passieren kann, dass für den speziellen Zweck wichtige Elemente verändert werden. Das nun sequenzierte Genom des „Originalhamsters“ ist die perfekte Referenz, um das Erbgut der Produktionszellen zu untersuchen und anzupassen.

Damit möglichst viele Forscher Zugang zu den Daten haben, hat Borth mit zwei Kollegen die Plattform www.chogenome.org gegründet und stellt dort Arbeitsmaterial zu den Hamsterzellen zur Verfügung. Borths Vision: „Wir können Wirkstoffe effizienter und kostengünstiger herstellen – zu Preisen, die sich jedes durchschnittliche Gesundheitssystem, idealerweise auch in Dritte-Welt-Ländern, leisten kann.“ Die Forschungsergebnisse wurden im August im Journal „Nature Biotechnology“ publiziert.

So funktioniert die Produktion mit Hamsterzellen: In das Erbgut von CHO-Zellen wird jenes Gen eingebaut, das der Zelle sagt, dass sie ein neues Protein herstellen soll; nämlich den Wirkstoff. Mit ausgefeilten Methoden suchen die Forscher unter tausenden Zellen dann jene aus, die das am besten kann. Diese Zelle wird vermehrt und für die Produktion eingesetzt, die in einer flüssigen Nährlösung in speziellen Bioreaktoren passiert. Auf die Herstellung folgen Reinigungsverfahren, bis nur noch der reine Wirkstoff übrig ist. „Aus einem Liter Zuchtlösung erhält man etwa 2 bis 5 g Produkt. Die durchschnittliche Wirkstoffdosis für einen Menschen liegt in der Größenordnung von 1g, was zu jährlichen Kosten von 10–40.000 Euro führt“, erläutert Borth.

Weltweit führend, Schwerpunkt in Wien

Das Austrian Centre of Industrial Biotechnology (acib) mit Standorten in Graz, Wien, Tulln und Innsbruck zählt zu den international sichtbaren „K2-Kompetenzzentren“. In der Bundeshauptstadt wird gemeinsam mit der BOKU Wien an Verfahren und Methoden geforscht, die die bessere und schnellere Entwicklung wirksamer Heilmethoden schwerer Krankheiten ermöglichen.

Quelle: Presseaussendung acib

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