Rekombiante Meerrettich Peroxidase für gezielte Krebsbekämpfung

Krebs ist die zweithäufigste Todesursache in Europa. Chemo- und Strahlentherapien, die üblicherweise zur Bekämpfung von Krebs eingesetzt werden, haben unangenehme und schmerzvolle Nebenwirkungen auf die Patienten. Eine Therapieform basierend auf Enzymen und Pro-Pharmazeutika würden eine gezielte Behandlung erlauben. Die Kombination des Pflanzenenzyms Meerrettich Peroxidase C1A (HRP) und des Pflanzenhormons Indol-3-Essigsäure (IAA) kann erwiesenermaßen für diese gezielte Krebstherapie eingesetzt werden. Dennoch wurde bislang diese Kombination noch nicht eingesetzt, da das Pflanzenenzym nur mühevoll produziert und gereinigt werden kann und außerdem heterogen glykosyliert ist. In unserem FWF Projekt P24861-B19 haben wir verschiedene Herausforderungen und Probleme, die mit dem Einsatz rekombinanter HRP für medizinische Zwecke verbunden sind, erfolgreich gelöst und herausgefunden, dass die Zuckerketten am Enzym nicht für dessen Aktivität entscheidend sind. Daher wollen wir in diesem Nachfolgeprojekt: nicht-glykosylierte HRP und mutierte HRP Varianten in Escherichia coli 1) als lösliches Enzym im Periplasma von E. coli, was ein einfaches Screening von HRP Varianten erlaubt, sowie 2) in großen Mengen als Inclusion Bodies (IBs) im Cytosol von E. coli, die anschließend prozessiert und rückgefalten werden, herstellen, die rekombinanten, nicht-glykosylierten Enzymvarianten biochemisch charakterisieren, sie mit IAA und Paracetamol testen, eine Strategie entwickeln, um die vielversprechendste, mutierte HRP Variante mit Antikörpern und Lektinen zu konjugieren, und sie und ihre Konjugate dann auf mehrere menschliche Krebszell-Linien in 2D und 3D Modellen in vitro testen, um ihre Einsatzmöglichkeit in gezielter Krebsbekämpfung zu untersuchen. Zusammenfassend wird in diesem Nachfolgeprojekt die Anwendbarkeit von rekombinanter HRP in Kombination mit IAA und Paracetamol als neues Instrument in der gezielten Krebsbekämpfung untersucht.

In diesem FWF Projekt ist es gelungen, ein Enzym aus der Pflanze rekombinant in dem Bakterium Escherichia coli herzustellen und in großen Mengen in einer Art zu produzieren, dass es für medizinische Anwendungen geeignet ist. Das Enzym wurde erfolgreich durch Mutationen stabilisiert und aktiver gemacht und erfolgreich an andere Proteine, wie Antikörper, gekoppelt. Letztendlich konnten wir erfolgreich zeigen, dass dieses Enzym in Kombination mit einer pflanzlichen Säure zur Bekämpfung von Tumoren eingesetzt werden kann. Dieses FWF Projekt lieferte 2 internationale Patente, sowie 8 wissenschaftliche Publikationen.