Medizin der Zukunft: Antikörper aus Algen
Antikörper gegen Krebs in fotosynthetischen Algen.
Was heißt das genau?
Krebs bleibt eine der größten medizinischen Herausforderungen unserer Zeit. Jedes Jahr erkranken weltweit über 19 Millionen Menschen, fast 10 Millionen sterben an den Folgen.
Chemotherapie und Bestrahlung sind bewerte Behandlungsmethoden, bringen allerdings Nachteile mit sich.
In den letzten Jahren haben sich antikörperbasierte Therapien als revolutionärer Ansatz in der Krebsbehandlung etabliert. Die hochspezialisierten Proteine greifen gezielt Krebszellen an, ohne dabei gesundes Gewebe unnötig zu schädigen.
Ein vielversprechender Antikörper ist Cetuximab, der unter anderem bei Darm- und Halskrebs eingesetzt wird. Doch die Herstellung solcher Antikörper ist aufwendig, teuer und ressourcenintensiv – wir haben eine nachhaltige Alternative!
Unsere Mission / Unser Vorhaben
Wir nutzen die genetische Methode Modular Cloning um das Gen für einen monoklonalen Antikörper in die einzellige Grünalge Chlamydomonas reinhardtii einzubringen.
Das Ergebnis? Eine Alge, die in der Lage ist, hochwertige Medikamente nachhaltig und effizient herzustellen, ein innovativer Schritt in der Biotechnologie, der die Produktion lebensrettender Therapeutika revolutionieren könnte.
SUSPACT – Antikörpertherapie neu gedacht
SUSPACT steht für „Nachhaltige Nutzung von synthetisch produzierte Antikörper für Krebsbehandlung“. Und genau das ist unser Ziel: Wir entwickeln eine skalierbares und nachhaltiges System, um die Herstellung von Antikörpern kostengünstiger, effizienter und umweltfreundlicher zu gestalten.
Was wir damit erreichen wollen:
- Revolutionierung der Antikörperproduktion – nachhaltige biotechnologische Innovation
- Kostensenkung – für eine bezahlbare Krebstherapie
- Vereinfachte Herstellung – weniger Komplexität, mehr Effizienz
- Zugang für alle – pharmazeutische Antikörper weltweit verfügbar machen
Die Verbesserung: Die Kraft der Natur nutzen
Mit SUSPACT setzten wir auf die Fähigkeit der einzelligen Grünalge Chlamydomonas reihardtii. Chlamy kann unter einfachen Bedingungen mit minimalen Ressourcen wie Licht, CO₂, Wasser und Basisnährstoffen kultiviert werden. Das macht sie zu einer äußerst kostengünstigen und nachhaltigen Produktionsplattform, geeignet für die großtechnische und dezentrale Produktion, was den globalen Zugang zu wichtigen Therapeutika verbessert.
Durch Gentechnik kann C. reinhardtii gezielt modifiziert werden, um neue Gene einzubringen, die Proteinexpression zu optimieren und so hohe Ausbeuten an funktionellen Antikörpern zu gewährleisten. Im Gegensatz zu bakteriellen Systemen produziert sie keine Endotoxine und ist im Gegensatz zu Säugetierzellen frei von menschlichen Pathogenen, was den Reinigungsprozess vereinfacht. Darüber hinaus ermöglicht ihre Skalierbarkeit in Photobioreaktoren eine Produktion im großen Maßstab ohne teure Fermentationssysteme.
Durch die Nutzung dieser Vorteile hat C. reinhardtii das Potenzial, die Produktion hochwertiger Biologika zu revolutionieren und eine nachhaltige, ethische und kosteneffiziente Alternative zu konventionellen Expressionssystemen zu bieten.
Wie kommen die Antikörper in Chlamy?
An dieser Stelle kommt MoClo ins Spiel, kurz für Modular Cloning. Diese genetische Methode ermöglicht es, DNA-Module nach einem einheitlichen Baukastenprinzip flexibel zusammenzusetzen.
In unserem Fall fügen wir die Gene für den Cetuximab-Antikörper in das System ein. Zusätzliche DNA-Module können flexibel ergänzt werden, um sicherzustellen, dass Chlamydomonas reinhardtii das Protein im großem Maßstab produziert. Das durch die MoClo-Methode erstellte DNA-Konstrukt wird anschließend in das Genom der Alge integriert.
Ein großer Vorteil: Die einmal erstellten DNA-Bausteine (Parts), speziell für Chlamydomonas optimiert, können gespeichert, weiterentwickelt und jederzeit mit neuen Modulen kombiniert werden. So lassen sich die Produktionsprozesse kontinuierlich verbessern und an neue Herausforderungen anpassen.
Wozu der Antikörper?
Antikörper sind Teil der adaptiven Immunantwort. Sie liegen bei jedem von uns in großer Variation im Körper vor und werden nach der Aktivierung von B-Zellen auch von diesen produziert.
Bei der Immunantwort binden die Antikörper an Antigenen, wie Bakterien oder Viren, und verhindern die Infektion einer Körperzelle oder erleichtern die Phagocytose. Ebenso können sie durch spezifische Bindung das Komplementsystem aktivieren.
Der Cetuximab-Antikörper bindet an einen epidermalem Wachstumsrezeptor (EGFR) und verhindert dessen Aktivierung. Normalerweise wird der EGFR durch den epidermalen Wachstumsfaktor aktiviert und löst Signalwege aus, die Zellteilung und Zellüberleben fördern. Wenn der Rezeptor in übermäßiger Menge in Zellen vorhanden ist (Überexpression), kann das zu unkontrolliertem Zellwachstum und somit zu Krebs führen. Die Blockade des Rezeptors durch den Antikörper verhindert, dass diese Zellen weiter wachsen und sich vermehren.
Unsere Vision: Eine nachhaltige Verbesserung in der Biopharma-Produktion
Mit den rasanten Fortschritten in der synthetischen Biologie und im Metabolic Engineering wird es möglich, C. reinhardtii gezielt zu optimieren, dabei sind höhere Proteinexpression, stabilere Antikörper und effizientere Sekretion nur der Anfang.
Doch unsere Vision geht weiter: Diese Plattform könnte über Antikörper hinaus für therapeutische Proteine, Impfstoffe und industrielle Enzyme genutzt werden – eine Schlüsseltechnologie für eine ethische, nachhaltige und zukunftsweisende Biotechnologie.
Angesichts der wachsenden Nachfrage nach umweltfreundlichen Alternativen hat C. reinhardtii das Potenzial, die biopharmazeutische Produktion von Grund auf zu revolutionieren – und damit die Zukunft der Medizin neu zu definieren.