Designermoleküle gegen Krebs

    10. November 2018, 07:00
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    Forscher entwickeln Moleküle mit ganz besonderen Eigenschaften. Die neuartigen Wirkstoffe ermöglichen effizientere Diagnose- und Therapieverfahren

    Mit dem Immunsystem besitzt der menschliche Körper die stärkste Waffe gegen gesundheitliche Bedrohungen. Ein ganzes Heer an Abwehrzellen kämpft unter seinem Kommando permanent mit feindlichen Eindringlingen wie Viren, Bakterien und sonstigen Krankheitserregern.

    Antikörper sind ein wesentlicher Teil dieses komplexen Schutzsystems. Indem sie bestimmte Merkmale auf erkrankten Zellen oder Fremdstoffen erkennen, können sie diese von körpereigenen, gesunden Zellen unterscheiden und zum Absterben bringen.

    Neuartige Verfahren erlauben es mittlerweile, Antikörper mit zusätzlichen biologischen Wirkmechanismen auszustatten. Darauf basierende Therapeutika zählen deshalb zu den großen Hoffnungsträgern im Kampf gegen zahlreiche schwer zu behandelnde Krankheiten wie Krebs.

    Im Christian-Doppler-Labor für Innovative Immuntherapeutika an der Universität für Bodenkultur (Boku) wird an der Entwicklung antikörperbasierter Moleküle gearbeitet, die recht spezifische Eigenschaften aufweisen. Damit lässt sich beispielsweise verhindern, dass therapeutische Antikörper vom menschlichen Körper angegriffen werden.

    "Als Basis für solche Entwicklungen haben wir eine Sammlung von Antikörpern und Antikörperfragmenten aufgebaut", berichtet Gordana Wozniak-Knopp, Leiterin des seit 2016 bestehenden Labors mit siebenjähriger Laufzeit. "Diese Bibliotheken dienen uns als Quelle für die wertvollen Bindungsmoleküle."

    Darauf aufbauend designen die Forscher Moleküle in völlig neuer Architektur, die erkrankte Zielzellen nicht nur erkennen und binden können. So werden zum Beispiel Antikörper-Toxin-Konjugate entwickelt, also Antikörper, die mit Toxinen wie etwa Zytostatika gekoppelt sind.

    Aufgepeppte Antikörper

    "Wir peppen die Antikörper sozusagen mit Gift auf, das auf diese Weise spezifisch gegen die Zielzellen wirken kann und die Umgebungszellen nicht beeinträchtigt", erläutert die Biotechnologin Wozniak-Knopp. Ein solches Toxin-Konjugat ist etwa das unter der Bezeichnung Kadcyla bekannte Antikörperpräparat, das schon relativ lange zur Behandlung von Brustkrebs eingesetzt wird.

    "Es hat sich gezeigt, dass mit Toxinen verbundene Antikörper deutlich bessere klinische Ergebnisse erzielen als Antikörper allein", sagt Gordana Wozniak-Knopp. Die Wissenschafterin und ihr Team wollen nun jene Stelle am Antikörper identifizieren, an der die Verbindung mit dem Toxin am besten gelingt.

    "Außerdem wollen wir herausfinden, wie die Kopplung erfolgen muss, damit die Struktur des Antikörpers möglichst unverändert bleibt", sagt die Wissenschafterin. Und weiter: "Denn mit seiner Struktur behält der Antikörper auch seine Stabilität und seine spezifische Wirkung."

    Im vom Wirtschaftsministerium, von der Nationalstiftung und Firmenpartnern wie Merck und F-Star Biotechnology finanzierten Doppler-Labor bemüht man sich aber auch um die Entwicklung sogenannter bispezifischer Antikörper. Sie bestehen beispielsweise aus zwei unterschiedlichen monoklonalen Antikörpern und können deshalb im Gegensatz zu natürlichen Antikörpern nicht nur ein einzelnes Antigen aufspüren, sondern zwei oder gar drei.

    Da an der Entstehung und Ausbreitung von Erkrankungen wie Krebs meist mehrere verschiedene Antigene beteiligt sind, können solche veränderten Antikörper die therapeutische Effizienz deutlich erhöhen.

    Was aber sind monoklonale Antikörper? "Meist werden in der Krebstherapie Kombinationen von Antikörpern eingesetzt, deren Zielantigen genau definiert ist", erklärt Gordana Wozniak-Knopp. Diese im Labor in immer gleicher Qualität erzeugten Wirkstoffe werden auf die Erkennung eines bestimmten Merkmals hin produziert. Dafür verwendet man gezüchtete Zellen, wobei aus einer Zelle immer nur ein Typ Antikörper hergestellt wird, der zu einem bestimmten Antigen passt.

    Zellklon gebildet

    Zellen, die von der gleichen Ausgangszelle abstammen, bilden einen sogenannten Zellklon – deshalb bezeichnet man die von ihnen gebildeten Antikörper auch als monoklonale Antikörper. "Für monoklonale Antikörper gibt es mittlerweile einen sehr großen Markt", sagt die Forscherin. "Denn diese unbegrenzt im Labor herstellbaren Antikörper ebnen den Weg für die Entwicklung vieler neuer Diagnoseverfahren und Therapien." Heute können bereits für fast jedes beliebige Merkmal passende monoklonale Antikörper im großen Stil produziert werden.

    Im Jahr 2006 gründeten einige Mitarbeiter des Vorgängerlabors, darunter auch Gordana Wozniak-Knopp, das biopharmazeutische Unternehmen F-Star. "In diesem Spin-off entwickeln wir bispezifische Antikörper, mit denen die Versorgung von Krebspatienten deutlich verbessert werden könnte." Aus dem kleinen Start-up von damals ist mittlerweile eine international agierende Firma mit rund 100 Mitarbeitern geworden.

    Der große Pionier im Bereich der monoklonalen Antikörper ist übrigens der britische Molekularbiologe Sir Gregory Winter, der für seine Forschung gemeinsam mit Frances Arnold und George Smith kürzlich mit dem Chemie-Nobelpreis ausgezeichnet wurde. Erst mit einer von ihm weiterentwickelten biotechnologischen Methode – dem Phagen-Display – wurde es möglich, solche Antikörper nicht mehr nur auf Maus-, sondern auch auf menschlicher Basis herzustellen.

    Winter hat die Vorgängereinrichtung des Wiener Christian-Doppler-Labors als wissenschaftlicher Berater mehrere Jahre begleitet und die Forscher in ihrer Arbeit bestärkt. Dass er mit dem Nobelpreis ausgezeichnet wurde, ist auch für die Wissenschafter des jetzigen Labors für Innovative Immuntherapeutika eine Bestätigung der gesellschaftlichen Relevanz ihrer Grundlagenforschung. (Doris Griesser, 10.11.2018)

    • Ein Einblick in die Struktur der Antikörper ermöglicht weitere Entwicklungen, um die Wirkung dieser Therapeutika noch zu verbessern.
      illustration: boku

      Ein Einblick in die Struktur der Antikörper ermöglicht weitere Entwicklungen, um die Wirkung dieser Therapeutika noch zu verbessern.

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