Produktion von rekombinanten Glykoproteinen in Pflanzen

Ein Großteil aller biotechnologisch hergestellten Arzneimittel sind Glykoproteine und enthalten Zuckerketten, die an Asparagin (N-Glykane) oder Serin/Threonin (O-Glykane) gebunden sind. Die angehefteten Glykane sind für die Stabilität und die biologische Funktion der Biopharmazeutika von entscheidender Bedeutung, weil deren Wirksamkeit von der Zusammensetzung der Zuckerketten beeinflusst wird. In den derzeit gebräuchlichen Herstellungsverfahren von rekombinanten Glykoproteinen in Säugetierzellen kann der komplexe Glykosylierungsprozess von Proteinen nur unzureichend kontrolliert werden und es entstehen Therapeutika mit einer nachteiligen Vielfalt an Glykosylierungsmustern. Ziel dieses Projektes ist es, ein Produktionssystem für rekombinante humane Glykoproteine in Pflanzen herzustellen, welches die Herstellung von genau definierten Zuckerketten an Proteinen ermöglicht. In früheren Arbeiten konnten wir zeigen, dass die von uns als Produktionssystem verwendenten Tabakpflanzen (Nicotiana benthamiana) Biopharmazeutika mit homogenen N-Glykanen erzeugen. Durch gezielte Modifikation der Biosynthese mittels transienter Expression von humanen Enzymen in den Blättern der Pflanzen konnten rekombinante Proteine mit humanspezifischen Zuckerstrukturen erzeugt werden. Basierend auf dieser Technologie soll im vorliegenden Projekt eine gezielte Modifikation der O-Glykanbiosynthese der Tabakpflanzen erreicht werden, um so Glykoproteine mit maßgeschneiderten Serin/Threonin-gebundenen Zuckerketten zu erhalten. Weiters soll durch eine geeignete Wahl der in der Pflanze exprimierten Glykosylierungsenzyme die gleichzeitige Veränderung der O- und N-Glykane von rekombinanten Proteinen erfolgen. Unser Expressionssystem kann beitragen die Qualität von therapeutischen Wirkstoffen zu verbessern und zusätzlich die Produktionskosten von rekombinanten Arzneimitteln zu senken.

Ein neuartiges Produktionssystem, welches die Herstellung von rekombinanten Proteinen mit genau definierten Zuckerketten ermöglicht, wurde in Pflanzen entwickelt. Ein Großteil aller biotechnologisch hergestellten Arzneimittel sind Glykoproteine und enthalten bestimmte Zuckerketten, welche die biologische Funktion und damit die Wirksamkeit von Biopharmazeutika beeinflussen. In den derzeit gebräuchlichen Herstellungsverfahren in Säugetierzellen kann die Modifikation der Zuckerketten von rekombinanten Proteinen nur unzureichend kontrolliert werden und es entstehen Therapeutika mit einer nachteiligen Vielfalt an Zuckerketten. Durch eine gezielte Veränderung der Biosynthese von Zuckerketten wurden in diesem Projekt bestimmte humanspezifische Zuckerstrukturen (O-Glykanen) in Blättern der Tabakpflanze Nicotiana benthamiana erzeugt. Basierend auf dieser Technologie konnten rekombinante Proteine wie das Hormon Erythropoietin (EPO) oder eine bestimmte Klasse von Antikörpern mit maßgeschneiderten O-Glykan-Zuckerketten hergestellt werden. Die von uns entwickelte Technologie ermöglicht die kostengünstige Herstellung von unterschiedlichen Medikamenten mit verbesserter Wirksamkeit.