CD-Labor für Innovative Pichia pastoris Wirts- und Vektorsysteme

Biotechnologische Herstellungsverfahren stehen meist im Spannungsfeld zwischen der geforderten hohen Komplexität der Zielproteine und einer möglichst kostengünstigen und einfachen Handhabung. Pichia pastoris könnte diese Eigenschaften nun vereinen.

Die meisten arzneilich wirksamen rekombinanten Proteine und technischen Enzyme werden mittels E. coli, filamentöser Pilze und Zellkulturen wie CHO (Chinese hamster ovary) Zellen hergestellt. Bekannte Beispiele sind Erythropoetin, hergestellt mittels CHO-Zellen, zur Behandlung von Anämie oder G-CSF (Granulozytenkolonie-stimulierender Faktor), hergestellt mittels E. coli oder CHO-Zellen, zur Reduktion des Infektionsrisikos unter Chemotherapie. Die Herstellungsprozesse sind seit Jahrzehnten bekannt und bewährt. Bei all diesen Wirtsorganismen gibt es allerdings ein Spannungsfeld, denn je höher die geforderte Komplexität der Zielproteine ist, je eher sie dem menschlichen Protein ähnlich oder sogar ident sein müssen, desto eher kommen teure und aufwendige Zelllinien zum Einsatz.

Der Hefestamm Komagataella phaffii (bekannt als Pichia pastoris) gilt heute in vielen Labors als zweite Wahl. Allerdings hat P. pastoris als Einzeller (Eukaryot) ein sehr großes Potenzial, da diese Hefe grundsätzlich die Einfachheit von E. coli, die kostengünstige effiziente Produktion durch filamentöse Pilze und die Fähigkeit zu typischen komplexen Post-Translationsprozessen von Säugetierzelllinien, wie z. B. CHO-Zellen, vereinen könnte. Angeregt durch die Forschungserfolge am Hefemodell S. cerevisiae und durch eine Kombination mit den spezifischen vorteilhaften Eigenschaften von P. pastoris erforscht dieses CD-Labor grundlegende biologische Mechanismen hocheffizienter P. pastoris Zelllinien. Auf diese Weise soll eine Verwendung von P. pastoris als Expressionssystem erster Wahl erreicht werden.

Dafür müssen die mechanistischen Prinzipien in vorhandenen und neu entstehenden P. pastoris Expressionsstämmen aufgeklärt werden. Weiters wird eine neue Generation einfacher und stabiler DNA Vektoren auf Basis neuer DNA Elemente designt und konstruiert. Dies soll Klonierarbeiten, die Herstellung von Genbibliotheken und eine verlässliche Skalierung ohne großen Methoden- oder Systemwechsel erlauben.

Dieses Forschungskonzept wird bisher unbekannte zelluläre Mechanismen zu Tage bringen, die längerfristig die Herstellung und Anwendung molekularer Werkzeuge in der Forschung und in der produzierenden Industrie effizienter gestalten und die Herstellung kostengünstiger Therapeutika und Enzyme für neue umweltfreundliche chemische Verfahren ermöglichen werden.