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Jacobs-Professoren entwickeln neues Nachweisfahren für biologisch wertvolle Substanzen

07.11.2012
Der Biochemiker Prof. Sebastian Springer und der Biophysiker Prof. Mathias Winterhalter von der Jacobs University entwickeln zusammen mit dem Biotechnologen Prof. Gerd Klöck von der Hochschule Bremen ein neuartiges biotechnologisches Nachweisverfahren.

Mit diesem Verfahren kann die biotechnologische Produktion beispielsweise von Insulin oder Antikörpern für die Immuntherapie zukünftig besser überwacht werden.

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung fördert das Projekt mit 988.000 Euro im Rahmen des bundesweiten "Strategieprozesses Biotechnologie 2020+". Die Bundesregierung will damit die weltweite Spitzenstellung Deutschlands in der Biotechnologie erhalten und ausbauen.

Viele medizinisch wichtige Proteine, wie zum Beispiel das Hormon Insulin oder Antikörper für die Immuntherapie, werden biotechnologisch hergestellt. Bakterien oder auch Mäusezellen wachsen in großen Rührkesseln in einer Nährlösung und scheiden das gewünschte Protein aus. Diese Herstellungsprozesse können bislang aber nur unzulänglich überwacht werden, da die momentan erhältlichen Sensoren nur wenige Messgrößen nachweisen können. Verunreinigungen, zum Beispiel unerwünschte Produkte oder bakterielle Infektionen, werden daher oft zu spät erkannt und hohe Kosten sind die Folge.

Sebastian Springer, und seine Partner wollen nun ein universelles Nachweisverfahren entwickeln. Es basiert auf Mikrokapseln aus Kunststoff, die nur einen tausendstel Millimeter groß sind. Sie binden an die Substanz, die nachgewiesen werden soll, und ihre Ansammlung wird durch eine optische Methode detektiert. Damit kann prinzipiell jede beliebige Substanz, ob Protein, DNA oder Chemikalie, schnell und einfach nachgewiesen werden.

Das Bremer Projekt nimmt im Strategieprozess Biotechnologie 2020+ der Bundesregierung eine Sonderstellung ein: Es spezialisiert sich nicht auf einen bestimmten Produktionsprozess, sondern entwickelt Nachweisverfahren, die im Baukastenprinzip in vielen Produktionsprozessen eingesetzt werden können. So kann das neue Messverfahren helfen, Verunreinigungen in Zellkulturen früher als bisher aufzuspüren und zu beseitigen; aber es kann auch die Entstehung des Produkts "live" verfolgen und damit den industriellen Biotechnologen helfen, ihre Produktionsbedingungen optimal einzustellen. Rund 787.000 Euro der Förderung gehen an die Jacobs University.

"Mathias Winterhalter und ich arbeiten schon lange gemeinsam an ähnlichen Projekten, die Biophysik, Biotechnologie und Zellbiologie verbinden", erläutert Sebastian Springer, Professor of Biochemistry and Cell Biology an der Jacobs University. "Seit 2006 untersuchen wir das Verhalten der Mikrokapseln in biologischen Systemen. In einem Gespräch mit Gerd Klöck von der Hochschule Bremen kam uns vor etwa zwei Jahren die Idee, unsere Erfahrung zur Entwicklung eines Messverfahrens einzusetzen, und das passte natürlich hervorragend in das Förderprogramm 'Biotechnologie 2020+' des BMBF. Wir freuen uns sehr auf die Interaktion mit den anderen Projekten des Strategieprozesses."

Die drei Forscher sehen ihr Vorhaben als ein hervorragendes Beispiel, wie die Jacobs University sich erfolgreich in die Bremer Forschungslandschaft eingebettet hat, und wie Jacobs und die Hochschule Bremen ihre jeweiligen Schwerpunkte vorteilhaft kombinieren. "Die biotechnologische Expertise von Gerd Klöck an der Hochschule hat das Ziel der Arbeiten bestimmt, und unsere physikalischen und biologischen Vorarbeiten haben den Weg dorthin abgesteckt", kommentiert Springer. "Alleine hätte keine der beiden Institutionen diese Drittmittel gewinnen und dieses Projekt durchführen können." Die Zusammenarbeit zwischen den drei Professoren erstreckt sich auch auf die Lehre: sie betreuen gemeinsam Master-Studenten, und Gerd Klöck hält in diesem Jahr eine Vorlesung im Biotechnologie-Studiengang der Jacobs University.

Auch für die Zukunft gibt es schon große Pläne, wie Prof. Springer anmerkt. "Wenn das Messverfahren etabliert ist, wollen wir es so weiterentwickeln, dass man Messungen auch innerhalb von lebenden Zellen vornehmen kann."

Fragen zum Forschungsprojekt beantwortet:
Sebastian Springer | Professor of Biochemistry and Cell Biology
Email: s.springer@jacobs-university.de | Tel.: +49 421 200-3243

Judith Ahues | idw
Weitere Informationen:
http://www.jacobs-university.de

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