Glykodesign und Glykoanalytik - Neue Perspektiven für Medizin und Biotechnologie - Berlin (2006-2011)

Das InnoProfile-Vorhaben

Berlin besitzt  in der glykobiologischen Forschung und in der Glykobiotechnologie, unterstützt durch Landes- und Bundesinitiativen, bereits eine hohe Wettbewerbsfähigkeit. Ausdruck findet dies in der universitären und außeruniversitären Forschung sowie in KMU mit Aktivitäten auf dem Gebiet der Glykobiotechnologie. Einen deutlichen Schub hat diese Entwicklung durch das BMBF-geförderte Berliner Innovationsforum 2004 „Glykane – neuartige Basisstrukturen in Therapie und Diagnose“ erfahren.

Im vorliegenden Projekt können durch Forschung und Entwicklung auf dem Gebiet der Glykobiotechnologie grundlegende neuartige Verfahren der Analyse und der Biosynthese glykanbasierter Wirkstoffe entwickelt werden. Der Aufbau einer Nachwuchsforschungsgruppe innerhalb der Charité wird somit die Etablierung und Weiterentwicklung der Glykobiotechnologie in der Region unterstützen.

Die Ziele

Mit den derzeit verfügbaren Technologien stoßen sowohl die Grundlagenforschung als auch F&E in der Biotechnologie an ihre Grenzen. Insbesondere auf zwei Gebieten der Glykobiotechnologie bedarf es der Neu- und Weiterentwicklung grundlegender Methoden und Technologien.

Erstens müssen die Verfahren der Glykananalytik, die für die F & E, die Produktion und die Qualitätskontrolle in der Glykobiotechnologie grundlegend sind, den Erfordernissen in der Forschung und bei biotechnologischen Anwendungen Rechnung tragend miniaturisiert, vereinfacht und für einen hohen Probendurchsatz automatisiert werden. Dies schließt die apparative Weiterentwicklung mit ein.

Zweitens werden neue Verfahren benötigt, die es ermöglichen die Biosynthese und damit die Herstellung rekombinanter Glykoproteine mit definierter Glykanausstattung zu steuern („Glykodesign“). Dies ist sowohl für die biomedizinische Forschung als auch für den rasant wachsenden Markt therapeutischer Proteine (Biopharmazeutika) im Hinblick auf Drug Design, Qualitätskontrolle und Arzneimittelzulassung von größtem Interesse. 

Die thematischen Schwerpunkte

Glykananalytik
Miniaturisierung und Automatisierung, die in Genomik und Proteomik schon weit entwickelt sind, sind bisher nur in Ansätzen für die Analyse komplexer Glykangemische entworfen worden. Vielversprechende Möglichkeiten bieten neue Verfahren der Massenspektroskopie (MS): Insbesondere die MALDI-TOF/TOF-MS, die eine effektive Technologie mit schnellen, automatisierbaren Messungen und Fragmentierungsexperimenten verknüpft, sowie die Online-Kopplung von ESI-MS-Detektoren an die miniaturisierte Flüssigkeitschromatographie (Nano-LC/MS).  Die Probenvorbereitung für die Analytik stellt eine kritische Voraussetzung dar. Hier sind ebenfalls aus der Genom- und Proteomanalytik automatisierte Mikropräparationsverfahren bekannt, die in geeigneter Weise an die Erfordernisse der Glykanpräparation angepasst werden können.

Glykodesign
Die quantitative und qualitative Ausprägung der Glykosylierung von Proteinen wird im lebenden Organismus durch die Spezies und das Gewebe, in dem ein Glykoprotein gebildet wird, wie auch durch den physiologischen Zustand (Metabolismus, Ernährung, pathologische Veränderungen) beeinflusst. In ähnlicher Weise wird die Glykosylierung rekombinanter Glykoproteine, die in Zellkultur bzw. im Fermenter hergestellt werden, durch die für die Herstellung verwendete Zellart, deren Differenzierung und die Zellkulturbedingungen bestimmt. Die Mono-O-Glykosylierung stellt eine besondere Glykosylierungsform dar, die über die entsprechenden Glykosyltransferasen steuerbar ist. Durch die Einflussnahme auf die Zuführung von Zuckeranaloga während der Biosynthese und das molekulare Design der Glykosylierungsstellen kann schließlich die gesamte Glykosylierung beeinflusst werden.

Die Partner

  • Probiogen AG, Berlin
  • Biogenes GmbH, Berlin
  • Sifin GmbH, Berlin
  • Generic Assays GmbH, Dahlewitz
  • IOM GmbH, Berlin
  • PolyAn GmbH, Berlin
  • RiNA GmbH, Berlin
  • Organobalance GmbH, Berlin

Kontakt

Prof. Dr. Rudolf Tauber und Dr. Véronique Blanchard
Charité – Universitätsmedizin Berlin
Campus Virchow Klinikum - IKLP
AG Glykodesign und Glykoanalytik
Augustenburger Platz 1
13353 Berlin
Tel.: 030 450569-196
Fax: 030 450569-906
E-Mail: rudolf.tauber[at]charite.de
E-Mail: veronique.blanchard[at]charite.de
Internet: http://ilp.charite.de/forschung/ag_blanchard/