Forschungszentrum Borstel
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Pressemitteilung

Und sie leben doch! – LPS-freie Bakterien (CleanColiTM) auf dem Weg zur pharmazeutischen Nutzung

Kathleen Wilke und Dr. Uwe Mamat

Forscher des Forschungszentrums Borstel, Leibniz-Zentrum für Medizin- und Biowissenschaften, haben in Kooperation mit der amerikanischen Technologietransfer-Firma Research Corporation Technologies (RCT) Bakterien genetisch so verändert, dass sie das im menschlichen Organismus Entzündungen-auslösende Endotoxin nicht mehr produzieren. Dadurch sind die Bakterien für die Synthese medizinisch-relevanter Proteine prädestiniert, die dann ohne gefährliche Endotoxin-Kontaminationen auf ihre Wirksamkeit getestet werden und zur Entwicklung neuer Medikamente führen können. Das CleanColiTM Expressionssystem ist seit Anfang Mai kommerziell erhältlich.

Die Erforschung pharmakologisch-wirksamer Substanzen und die Entwicklung neuer Behandlungsstrategien gegen Krankheiten ist für Wissenschaftler weltweit eine Herausforderung. Eine Substanzgruppe, die in ihrer Diversität ihres Gleichen sucht, sind Proteine, von denen viele als Therapeutika eingesetzt werden können. Escherichia coli (E. coli) -Bakterien finden breite Anwendung für die Herstellung rekombinanter (biotechnologisch hergestellter) Proteine. Etwa die Hälfte aller auf dem Markt zugelassenen rekombinanten Therapeutika werden in E. coli produziert. Allerdings führt die Verwendung dieses Gram-negativen Bakteriums dazu, dass die rekombinanten Proteine in der Regel durch das in der äußeren Membran von E. coli vorkommende Lipopolysaccharid (LPS) verunreinigt sind, dessen endotoxische Aktivität zu schweren Nebenwirkungen beim Menschen führen kann. Die effiziente Entfernung dieses sogenannten Endotoxins ist unerlässlich, stellt aber nach wie vor eine große Herausforderung dar. Die Reinigungsprozesse zur Beseitigung des Endotoxins können zu erheblichen Kosten, Verlust des Produktes oder dessen Bioaktivität führen. Keine der momentan zur Verfügung stehenden Methoden kann Endotoxin vollständig entfernen.

Das erste auf E. coli basierende rekombinante Expressionssystem, die sogenannte CleanColi™ Technologie, mit der Proteine Endotoxin-frei hergestellt werden können, wurde von Dr. Uwe Mamat und seiner Biologielaborantin Kathleen Wilke am Forschungszentrum Borstel entwickelt. "Ohne das Engagement von Kathleen wäre diese Arbeit nicht möglich gewesen", hebt Mamat hervor. Die aufwendige Konstruktion der CleanColi™-Stämme setze gleichzeitig ein lange bestehendes Dogma außer Kraft, wonach E. coli -Bakterien ohne LPS nicht lebensfähig sind, da sie ihre äußere Membran nicht ohne LPS-Moleküle aufbauen können. Mamat´s Bakterien sind genetisch so verändert, dass sie eine endotoxisch inaktive Vorstufe von LPS in ihre äußere Membran einbauen können, aber trotzdem lebensfähig sind. "Am Anfang stand die Herausforderung diese einzigartigen Mutanten zu charakterisieren, mit denen zum ersten Mal das jahrzehntelange Dogma gebrochen werden konnnte, dass E.coli ohne LPS nicht überlebensfähig seien", sagt Mamat. "Die Möglichkeit der Vermarktung ergab sich viel später. Dadurch ist CleanColiTM  für mich persönlich der krönende Abschluss jahrelanger Grundlagenforschungen an der LPS-Biosynthese und -Genetik."
Das CleanColiTM -Expressionssystem wird über die Firma Lucigen (www.lucigen.com) vertrieben. Durch die Nutzung dieses Expressionssystems können Forscher Proteine herstellen und diese direkt in ihren biologischen Systemen testen. Dadurch wird es möglich sein, neue Wirkstoffkandidaten schneller und effizienter zu definieren. Außerdem sollen CleanColiTM-Bakterien zur Produktion von Plasmiden und für das Phage Display auf den Markt gebracht werden, die das verfügbare Methodenspektrum zur Herstellung und Erforschung interessanter Kandidaten, die therapeutische Anwendungen finden könnten, komplettieren.


Für weitere Informationen über das CleanColiTM Expressionssystem besuchen sie die Internetseite www.cleancoli.com.