Entwicklung tierischer und mikrobieller Produktionszelllinien

Bei den meisten biotechnologisch hergestellten Wirkstoffen kommen entweder rekombinante Mikroorganismen, vorzugsweise E. coli, oder Säugerzellen zum Einsatz. Säugerzellen werden meist dann verwendet, wenn das Protein eine komplexe Faltung aufweist und/oder einer posttranslationalen Modifikation bedarf, um seine biologische(n) Wirkung(en) zu entfalten. Wegen des wachsenden Bedarfs an kostengünstigen und ertragreichen Expressionsystemen liegt ein deutlicher Schwerpunkt am Fraunhofer ITEM neben hochmodernen Technologien auf der Entwicklung neuer alternativer Expressionssysteme.

Als Produktionssystem für rekombinante Proteine mit komplexer posttranslationaler Modifikation kommen vorrangig Säugerzellen zum Einsatz. Die Herstellung rekombinanter Proteine im industriellen Maßstab erfordert Zelllinien mit guter Stabilität, hoher Wachstumsdicht der Zellen und reproduzierbarer Genexpression. Neben der konventionellen Etablierung von CHO-Zelllinien wie CHO-DHFR und CHO-GS für die heterologe Genexpression hat das Fraunhofer ITEM mit CHO-HIT auch eine eigene Zelllinie zur schnellen und robusten Generierung von CHO-Produktionsklonen aus Säugerzellen etabliert.

Mikroorganismen (Bakterien, Hefen und Pilze) stellen attraktive Alternativen für die heterologe Expression therapeutischer Proteine dar. Insbesondere bakterielle Expressionssysteme sind die erste Wahl, wenn keine posttranslationale Modifikation erforderlich ist. Mikroorganismen zeichnen sich durch schnelles Wachstum in chemisch definierten Nährmedien aus und lassen sich normalerweise in großen Zelldichten in Standardfermentationssystemen kultivieren. Angesichts der wachsenden Nachfrage nach Expressionssystemen für rekombinante Proteine, insbesondere rekombinante Antikörper und vor allem Antikörperfragmente, entwickelt das Fraunhofer ITEM in Zusammenarbeit mit der Technischen Universität Braunschweig alternative mikrobielle Expressionsysteme auf der Basis des Bakteriums Bacillus megaterium und der Sposshefe Neurospora crassa. Beide Systeme sind genetisch gut charakterisiert und weisen eine ausbaubare Fähigkeit zur Proteinsekretion auf. Die Herausforderung besteht darin, diese Systeme und den entsprechenden Herstellungsprozess so weiterzuentwickeln und auszugestalten, dass er die GMP-Anforderungen erfüllt.