Login erforderlich
Dieser Artikel ist Abonnenten mit Zugriffsrechten für diese Ausgabe frei zugänglich.
Vom Gen zum Produkt - aber mit System
Die Herstellung von biotechnologisch erzeugten Proteinen, darunter
vielen Pharmazeutika, wird von einem neuen integrativen Ansatz
profitieren: Er ergründet systematisch das biologische Verhalten der
Produktionsorganismen, um am Ende alle Schritte bis zur Einsatzweise
des gewünschten Produkts mathematisch modellieren
und optimieren zu können.
Das Prinzip klingt so einfach: Man
schleuse das richtige Gen in Bakterien
oder andere kultivierbare
Zellen ein, lasse sie das zugehörige
Protein im Bioreaktor erzeugen – und
schon hat man in Mengen das gewünschte
biopharmazeutische Produkt, etwa einen monoklonalen
Antikörper gegen Krebs. Aber
selbst einfache Zellen, wie Bakterien, sind bereits
komplizierte lebende Systeme mit zahllosen
dynamischen Interaktionen zwischen
ihren Komponenten. Das macht ihr Verhalten
buchstäblich schwer berechenbar, was in
der biotechnischen Nutzung ein Problem
darstellt.
Biotechnologie in ihrer industriellen Anwendung ist ein von den Ingenieurwissenschaften vorangetriebenes Feld. Dank jahrzehntelanger Forschung lassen sich mittlerweile zwar viele Parameter des industriellen Produktionsprozesses kontrollieren. Dazu benutzen Ingenieure mathematische Modelle und daraus abgeleitete Vorhersagen. Doch die biologischen Vorgänge in den produzierenden Lebewesen selbst haben sich bisher der Berechenbarkeit und damit einer Modellierung entzogen. Zu komplex waren die zellulären Vorgänge und zu groß die damit verbundene Zahl an kritischen Parametern.
Hier kommt ein neuer Ansatz – die Systembiologie – ins Spiel, weil sie zentrale zelluläre Abläufe als Ganzes erfasst und in bioinformatischen Modellen verarbeitet. Indem sie etwa Steuerbarkeit und Systemverhalten von biologischen Funktionseinheiten beschreiben und verstehen hilft, kann sie innovative Lösungen für viele der immer neuen Fragestellungen auch in biotechnologischen Herstellungsprozessen bieten.
Uns interessiert beispielsweise die gentechnisch erzwungene Produktion komplexer Proteine, wie Antikörper, in Bakterien und Pilzen. Angefangen von der Übersetzung der eingeschleusten genetischen Information in eine Aminosäurekette, deren Export aus der Wirtszelle bis hin zur Faltung in das eigentliche Funktionsmolekül – bereits hier gilt es viele dies beeinflussende Parameter zu verstehen und zu modellieren.
Aber Systembiotechnologie, eine neue faszinierende Kombination aus etablierter Biotechnologie und Systembiologie, ist für uns noch mehr. Unsere Strategie lautet daher: den gesamten industriellen Herstellungsprozess – mit der Kultivierung der Zellen im Bioreaktor, der Reinigung der Produkte bis hin zu deren endgültiger Anwendungsform etwa als Medikament – zu erfassen und mit in die Berechnungen einzubeziehen. Nur so gelingt es, ihn als Ganzes virtuell ...
Biotechnologie in ihrer industriellen Anwendung ist ein von den Ingenieurwissenschaften vorangetriebenes Feld. Dank jahrzehntelanger Forschung lassen sich mittlerweile zwar viele Parameter des industriellen Produktionsprozesses kontrollieren. Dazu benutzen Ingenieure mathematische Modelle und daraus abgeleitete Vorhersagen. Doch die biologischen Vorgänge in den produzierenden Lebewesen selbst haben sich bisher der Berechenbarkeit und damit einer Modellierung entzogen. Zu komplex waren die zellulären Vorgänge und zu groß die damit verbundene Zahl an kritischen Parametern.
Hier kommt ein neuer Ansatz – die Systembiologie – ins Spiel, weil sie zentrale zelluläre Abläufe als Ganzes erfasst und in bioinformatischen Modellen verarbeitet. Indem sie etwa Steuerbarkeit und Systemverhalten von biologischen Funktionseinheiten beschreiben und verstehen hilft, kann sie innovative Lösungen für viele der immer neuen Fragestellungen auch in biotechnologischen Herstellungsprozessen bieten.
Uns interessiert beispielsweise die gentechnisch erzwungene Produktion komplexer Proteine, wie Antikörper, in Bakterien und Pilzen. Angefangen von der Übersetzung der eingeschleusten genetischen Information in eine Aminosäurekette, deren Export aus der Wirtszelle bis hin zur Faltung in das eigentliche Funktionsmolekül – bereits hier gilt es viele dies beeinflussende Parameter zu verstehen und zu modellieren.
Aber Systembiotechnologie, eine neue faszinierende Kombination aus etablierter Biotechnologie und Systembiologie, ist für uns noch mehr. Unsere Strategie lautet daher: den gesamten industriellen Herstellungsprozess – mit der Kultivierung der Zellen im Bioreaktor, der Reinigung der Produkte bis hin zu deren endgültiger Anwendungsform etwa als Medikament – zu erfassen und mit in die Berechnungen einzubeziehen. Nur so gelingt es, ihn als Ganzes virtuell ...
Schreiben Sie uns!
Beitrag schreiben