Österreicher entschlüsseln Hamstergenom

Hamsterzellen sind für die Produktion von Medikamenten von enormer Bedeutung, weil sie Proteine auf die selbe Weise wie menschliche Zellen herstellen. Dem Austria Centre of Industrial Biotechnology (ACIB) ist es nun gemeinsam mit der Universität für Bodenkultur (BOKU) und der Universität Bielefeld (CeBiTec) gelungen, das Genom der Zellen des chinesischen Hamsters zu entschlüsseln. "Wir können jetzt besser verstehen, wie die Zellen funktionieren und sie besser an die gewünschten Anforderungen anpassen", erklärt Nicole Borth, die Leiterin der erfolgreichen Forschungsgruppe.

Therapeutische Proteine sind komplexe Strukturen, die perfekt an den menschlichen Organismus angepasst sein müssen, damit es nicht zu Neben- oder Abwehrreaktionen kommt. Mit dem Wissen um den Aufbau der Hamsterzelle kann man jene genau "programmieren", um einen bestimmten Stoff herzustellen.

Keine Hamster-Sklaven

Endlose Hallen von Hamster-Sklaven, die nur dazu am Leben gehalten werden, um Medikamente zu produzieren, braucht man sich dabei jedoch nicht vorstellen. Im Grunde genommen haben jene Zellen, deren Genom nun entschlüsselt wurde, nur noch entfernt etwas mit tatsächlichen Hamstern zu tun, meint Borth.

Die so genannten CHO-Zellen wurden in den 1950er-Jahren als Variante der Eierstockzellen des weiblichen Hamsters gewonnen. Die Zellen wiesen ideale Eigenschaften für die Medikamentenproduktion auf. Seitdem werden sie künstlich repliziert und arbeiten in Nährlösungen und Bioreaktoren für die Menschheit. Hamster kommen also nicht zu Schaden.

Aufwändiger Entschlüsselungsprozess

Mit dem Fortschritt der Gen-Sequenzierungs-Technologie war es nur eine Frage der Zeit, bis der Versuch, das Genom der CHO-Zellen zu entschlüsseln, unternommen wurde. Einen ersten dahingehenden Versuch gab es 2004 in Singapur. Dessen Ergebnis wurde aber nie veröffentlicht. Das ACIB startete 2010 einen neuen Versuch mit der damals neuesten Sequenzierungs-Technologie. Mit Unterstützung durch zwei Industriepartner (Pfizer und Novartis) konnte der kostenaufwändige Prozess der Gen-Sequenzierung gestartet werden.

25.000 Gene und Genvarianten wurden dabei analysiert. Das CHO-Genom wurde in einzelne Chromosomen aufgespalten. Jene Chromosomen wurden einzeln sequenziert und danach wieder zum Gesamtgenom zusammengebaut. "Das Zusammensetzen der Einzelsequenzen wurde durch einen Superrechner durchgeführt, der alleine an dieser Aufgabe eine ganze Woche lang durchgehend arbeitete", beschreibt Borth. Die Kosten der Gensequenzierung schätzt die Wissenschaftlerin auf eine Million Euro.

Schnelle, günstige und sichere Medikamente

Der Erfolg der Forschungsgruppe soll nun anderen Wissenschaftlern zur Verfügung gestellt werden. Zu diesem Zweck wurde die Plattform chogenome.org gegründet. Nicole Borths Vision dazu: "Wir können Wirkstoffe effizienter und kostengünstiger herstellen - zu Preisen, die sich jedes durchschnittliche Gesundheitssystem, idealerweise auch in Dritte-Welt-Ländern, leisten kann." Auch BOKU-Rektor Martin Gerzabek, hofft auf "schnellere, billigere und sicherere Biopharmazeutika-Herstellung".

Mit Hilfe der Hamsterzellen werden vor allem Antikörper hergestellt, etwa für die Krebstherapie. Außerdem werden Medikamente zur Rheumatherapie oder Immunstimulatoren hergestellt. CHO-Zellen eignen sich auch hervorragend zur Erzeugung von Erythropoetin, ein Therapeutikum zur Behandlung der Blutarmut von Dialysepatienten.

Einer der größten Erfolge

Für das ACIB ist das Hamstergenom-Projekt, welches bereits im Fachjournal "Nature Biotechnology" publiziert wurde, einer der größten bisherigen Erfolge. Das ACIB ist ein Joint Venture von TU Graz, BOKU, Universität Innsbruck, Universität Graz und Joanneum Research mit mehreren Standorten im In- und Ausland. Das Institut versteht sich als Bindeglied zwischen Wissenschaft und Wirtschaft und wird unter anderem durch das Förderprogramm COMET finanziert.