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Göttingen Alternativ-Verfahren für die Antikörper-Produktion
Campus Göttingen Alternativ-Verfahren für die Antikörper-Produktion
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13:00 09.01.2018
Tierische Entwicklungshelfer: Das Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie in Göttingen verfügt über eine eigene kleine Alpaka-Herde. Quelle: pid
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Göttingen

Bei der Produktion von Antikörpern, die weltweit in tausenden von Labors eingesetzt werden, gibt es ein ethisches Problem: Um Antikörper produzieren zu können, benötigt man viele Versuchstiere. Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für biophysikalische Chemie in Göttingen haben jetzt eine Alternative zu dieser nicht unumstrittenen Produktionsweise gefunden. Die Forscher haben aus Blutproben von Alpakas kleine Antikörper-Fragmente entwickelt, die die meistgenutzten Antikörper ersetzen können. Diese sogenannten sekundären Nanobodies lassen sich praktisch unbegrenzt in Bakterien vermehren, so dass deutlich weniger Versuchstiere für die Antikörper-Produktion benötigt werden.

Antikörper sind Eiweiße, die vom Immunsystem in Wirbeltieren als Reaktion auf körperfremde Stoffe (Antigene) gebildet werden. Sie docken an Viren, Bakterien und andere im Blut kursierende Krankheitserreger an und machen sie so unschädlich. Ihre Fähigkeit, Zielstrukturen spezifisch zu erkennen, macht man sich sowohl in der Therapie und Diagnostik von Krankheiten als auch in der Biologie zunutze. Wollen Forscher beispielsweise ein bestimmtes Eiweiß in einer Zelle mikroskopisch untersuchen, markieren sie es mit Antikörpern, die gegen dieses Protein gerichtet sind und daran binden. Anschließend kommen in einem zweiten Schritt sekundäre Antikörper zum Einsatz, die wiederum an den Primärantikörper binden. Diese sind beispielsweise mit einem Fluoreszenzfarbstoff gekoppelt, der unter dem Mikroskop leuchtet und so das Protein sichtbar macht.

Derzeit werden sekundäre Antikörper zumeist aus dem Blut von Eseln, Ziegen und Schafen gewonnen. Da nahezu alle derartigen Labor-Anwendungen solche Antikörper erfordern, werden aufgrund des großen weltweiten Bedarfs inzwischen viele dieser Tiere nur zu diesem Zweck gehalten und dabei nicht unerheblichen Eingriffen ausgesetzt: Um Antikörper extrahieren zu können, die genau die gewünschte Eigenschaft besitzen, werden die Tiere immer wieder immunisiert und zur Ader gelassen.

Das von den Göttinger Max-Planck-Forschern entwickelte Alternativ-Verfahren ist nicht nur deutlich schonender, sondern auch nachhaltig. Die Wissenschaftler machten sich dabei eine Eigenschaft zunutze, über die nur Kamele und mit ihnen verwandte Arten wie Alpakas verfügen: Ihr Immunsystem produziert Antikörper, die deutlich kleiner, leichter und weniger komplex sind als die „klassischen“ Antikörper. Mit molekularbiologischen Verfahren lassen sich diese einfachen Antikörper weiter verkleinern. Diese Fragmente, die so genannten „Nanobodies“, haben vor allem einen Vorteil: Sie lassen sich - ähnlich wie Bier in einem Fermenter - mikrobiologisch in beliebiger Menge produzieren. „Mit herkömmlichen Antikörpern ist diese Herstellungsart aufgrund ihrer komplexen Struktur nicht möglich“, sagt der Leiter der Abteilung Zelluläre Logistik, Dirk Görlich.

Die Göttinger Wissenschaftler hatten für ihre Forschungen zunächst zwei Alpakas aus der institutseigenen Herde schonend immunisiert. Anschließend machten sie sich daran, mit einem speziellen Verfahren aus einer kleinen Blutprobe Baupläne für möglichst „perfekte“ Nanobodies zu gewinnen, die das entsprechende Antigen zielgenau erkennen. Dies sei sehr knifflig gewesen, sagt Tino Pleiner, Erstautor der jetzt im „Journal of Cell Biology“ erschienenen Arbeit. „Die Qualitätsanforderungen für Sekundär- Antikörper sind sehr hoch.“ Nachdem die Forscher aus dem riesigen Pool die besten Baupläne herausgefischt hatten, programmierten sie damit Bakterien. Die Nanobody-Produktion konnte beginnen - ohne die Beteiligung von Tieren.

Von Heidi Niemann

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