Kongressbericht. Laupheimer Zelltage. Zellfabriken der Zukunft

Transkript

1 Kongressbericht Laupheimer Zelltage Zellfabriken der Zukunft Oktober 2010

2 Laupheimer Zelltage Zellfabriken der Zukunft Das Symposium über Zellfabriken der Zukunft, das am 14. und 15. Oktober 2010 auf dem Firmengelände der Rentschler Biotechnologie GmbH in Laupheim stattfand, war die Auftaktveranstaltung für eine neue Reihe von Fachkongressen, den Laupheimer Zelltagen. Über 70 führende Wissenschaftler aus Industrie und Wissenschaft haben sich getroffen, um neue Entwicklungen und Technologien aus dem Bereich Biomanufacturing zu diskutieren. Zellfabriken der Zukunft war nicht nur das Motto des diesjährigen Kongresses, sondern spiegelte auch den Fokus der dreiteiligen Vortragsreihe zu Zellen, Zellfabriken und Zukunft der rekombinanten Proteinproduktion wieder. Dr. Nikolaus F. Rentschler, Geschäftsführer der Rentschler Biotechnologie, erklärte: Wir sind sehr stolz darauf, dass wir bei der Auftaktveranstaltung der Laupheimer Zelltage solche hochkarätigen Wissenschaftler auf unserem Firmengelände in Laupheim begrüßen können. Wir haben diese Veranstaltung ins Leben gerufen, um Diskussionen und Networking zu topaktuellen Themen der Zelllinien-Technologie zu verstärken und auf diese Weise die Herstellung von rekombinanten Proteinen in Zellkulturen innovativ voran zu bringen. Der Impulsvortrag wurde vom namhaften Professor Dr. Hermann Katinger gehalten, der das Symposium mit einer Einführung über die Erfolge und Niederlagen der Zelllinienentwicklung in tierischen Zellen in den letzten 30 Jahren eröffnete. Prof. Katinger ist Gründer und Geschäftsführer der österreichischen Polymun Scientific GmbH, einem Unternehmen, das erst kürzlich von GlaxoSmithKline (GSK) den Auftrag zur Herstellung und Aufreinigung von APN01 bekommen hat. APN01 ist die rekombinante Form des humanen Angiotensin Converting Enzyme 2 (ACE2), das GSK von der Apeiron Biologics AG einlizensiert hat. Next-Generation Sequenzierung von CHO-Zellkulturen Anschließend gewährte Professor Dr. Alfred Pühler, Senior Research Professor des Centrums für Biotechnologie (CeBiTec) der Universität Bielefeld, einen umfassenden Einblick in das Hamstergenom und die neuesten Ergebnisse der Sequenzanalysen. Die Cebitec ist mit zwei Hochdurchsatzsequenzierern ausgestattet (Roche GS FLX und Illumina GAII) und verfügt ausserdem über eine Bioinformatik-Plattform für die Sequenzanalyse von Genomen und Transkriptomen. Prof. Pühler, der für sein Lebenswerk mit dem Bundesverdienstkreuz ausgezeichnet wurde, präsentierte erste Ergebnisse der Sequenzierung von genomischer Hamster DNA. Das Projekt wurde in die in Zusammenarbeit mit der Universität für Bodenkultur in Wien durchgeführt. Zusätzlich berichtete er über die Sequenzanalyse des Transkriptoms von CHO-Zellen, welches Transkripte von über Genen beinhaltet. Seite 2 von 5

3 Was tun mit einem Protein, wenn die etablierte Produktionsplattform versagt? Dr. Volker Sandig, Chief Scientific Officer bei der ProBioGen AG referierte über Produktionssysteme für rekombinante Proteine, Antikörper und Viren und hob dabei die Wichtigkeit von Produktionsplattformen hervor. Nach wie vor können bestimmte Proteine den Stoffwechsel der Wirtszelle beeinträchtigen. Diese Proteine können von der Zelle modifiziert, bzw. abgebaut werden oder eine Tendenz zur Fehlfaltung oder Aggregation aufweisen, sagte Dr. Volker Sandig. In seiner Präsentation zeigte er Wege auf, wie diese Probleme durch Optimierung der Proteinfaltung, Zugabe von alternativen Zellsubstraten oder die Anwendung geeigneter Selektions- und Screeningverfahren überwunden werden können. Aktuelle Entwicklungen der funktionellen Genomanalyse in CHO- Zellen Anschließend hielt Professor Dr. Thomas Noll, Leiter des Instituts für Zellkulturtechnik der Universität Bielefeld und Sprecher des Centrums für Biotechnologie (CeBiTec) einen Vortrag über die funktionelle Genomanalyse in CHO-Zellen. Er beleuchtete besonders die gegenwärtige Situation sowie die aktuellen Entwicklungen und Anwendungen. In vielen Bereichen ist die Entwicklung von Fermentationsprozessen mit Säugerzellen immer noch eine empirische Prozess, sagte er. Bei Säugetierzellen, wie CHO, ist die Proteomanalyse durch die eingeschränkte Verfügbarkeit von CHO Sequenzdaten und die Metabolomanalyse durch die mechanische Instabilität der Zellen und die zelluläre Kompartimentierung erschwert. Stabile Proteinproduktion mit Minicircle-Vektoren Bernd Rehberger, Gruppenleiter der Proteinexpression der Rentschler Biotechnologie GmbH, sprach über die Eigenschaften von S/MAR Minicircles und deren Bedeutung für die Steigerung der Transgen-Expression. Die Möglichkeit, stabil transduzierte Zelllinien mit vorhersehbarerer Produktivität und Wachstumsverhalten innerhalb kurzer Zeit generieren zu können, macht die S/MAR Minicircle-Vektoren für die pharmazeutische Biotechnologie sehr interessant. Da das Verfahren nicht auf ein zufälliges Integrationsereignis beruht, entfallen zeitaufwendige Selektions- und komplizierte Screening-Methoden, sagte Bernd Rehberger. Bei der Kombination von Minicircles mit S/MAR-Elementen wird eine stabile Transgen- Expression nicht durch die Integration des Vektors ins Genom erreicht, sondern durch eine episomale Replikation des MiniCircles, die über S/MAR induzierte Kernmatrix Interaktionen mit der Zell- und Kernteilung gekoppelt ist. Seite 3 von 5

4 Historie der Zellkultur-Medienentwicklung Laut Dr. Aziz Cayli, Geschäftsführer der Cellca GmbH, hat die Medienentwicklung immer noch einen Trial and Error -Charakter, trotz der Tatsache, dass Hochleistungsmedien bereits Konzentrationen von über zehn Millionen Zellen pro Milliliter im Batch-Verfahren ermöglichen. Da komplexe Inhaltsstoffe, wie Hydrolysate oder Serum, heutzutage vermieden werden, müssen den Medienrezepturen zum Erreichen der gleichen Leistung mehr Chemikalien (vor allem Spurenelemente) zugesetzt werden. Als Konsequenz daraus enthalten die Rezepturen der modernen Medien mehr Inhaltsstoffe, als diejenigen, die in den sechziger Jahren veröffentlicht wurden. Bis heute hat man nicht wirklich verstanden, was Zellen unbedingt brauchen und welche Zusatzstoffe zuträglich, aber optional sind. Die zukünftige Herausforderung liegt daher darin, einen rationalen Ansatz bei der Medienentwicklung zu finden und die Bedürfnisse der Zellen zu verstehen. Sobald man den Zellmetabolismus versteht, kann man Zellwachstum, Proteinproduktion und qualität durch die Applikation von spezifischen Nahrungscocktails, in die gewünschte Richtung lenken. Rekombinante Proteinexpression in Säugetierzellen für Forschungszwecke - aus der Sicht eines Tool-Providers Dr. Sabine Geisse, Senior Scientific Expert am Novartis Institutes for BioMedical Research, stellte zwei Fragen in den Mittelpunkt ihrer Präsentation: (1) Wie produziert man ein happy protein in ausreichender Menge und Qualität? (2) Wie findet man die beste Übereinstimmung zwischen dem individuellen Charakter des zu produzierenden Proteins mit der Vielfalt der möglichen Expressionstechnologien? In ihrer Präsentation ging sie auf diverse problematische Aspekte, welche die Proteinexpression behindern können, ein und diskutierte deren potentielle Ursachen. Sabine beschrieb einige Lösungsvorschläge, die auf praktischen Erfahrungen mit Signalpeptiden, Tags und verschiedenen Wirtszellen basieren und stellte zur Diskussion, ob multi-parallele Expressionsversuche einen Vorteil gegenüber einem mehr standardisierten Vorgehen erbringen. Von der Zellalterung zur rekombinanten Proteinproduktion: großer Auftritt kleiner RNA Privatdozent Dr. Johannes Grillari von der Universität für Bodenkultur in Wien referierte über Micro-RNAs (mirnas) und deren Rolle bei der CHO-Zellalterung. Es gibt immer noch keinen Marker für das biologische Altern bei Menschen. Wir haben vor kurzem mirnas im Serum entdeckt, deren Menge im Alter zunimmt. Eine dieser mirnas, scheint die Bildung von Osteoblasten zu hemmen, was zu einem Verlust der Knochendichte und damit zu Osteoporose führen könnte. Dr. Grillari und seine Kollegen konnten zeigen, dass mirna Signaturen Marker für den Status von CHO-Zellen darstellen. Wir halten die mirnas für neue Marker in CHO-Zellen, die eine wichtige Rolle Design von Zellfabriken spielen und darüber hinaus auch als neue Werkzeuge und Targets für die Zelllinienentwicklung eingesetzt werden können. Seite 4 von 5

5 Von DNA zum kommerziellen Prozess Optimierung der Prozessentwicklung zur Herstellung von therapeutischen Antikörpern Dr. Stefan Schlatter, Associate Director in der Zellkultur Technologie bei Boehringer Ingelheim Pharma GmbH & Co. KG, ist davon überzeugt, dass durch eine frühzeitige Fokussierung auf die Weiterentwicklung zum kommerziellen Maßstab, auf Prozessleistung und Produktqualität unnötige Kosten und Verzögerungen vermieden werden. Er präsentierte das BI-HEX System, das laut Dr. Stefan Schlatter dem Paradigma Mach es schon beim ersten Mal richtig entspricht. Zusammengefasst ermöglicht das BI-HEX System die Generierung von Zellen mit spezifischen Produktivitäten über 100 pg pro Zelle und Tag und kummuliert in Fed-Batch Prozessen mit Titer >8 g/l ohne Einbußen in Produktqualität und Bioaktivität der hergestellten Antikörper. Schlussbemerkungen Die Sequenzierung und Annotierung des gesamten Hamstergenoms ermöglicht nicht nur die Analyse von statischen Genomen, sondern vor allem auch die Analyse der Regulation der kompletten, unter unterschiedlichen Bedingungen exprimierten Transkriptome. Dies wird einen Prozess in Gang setzten, der unser Verständnis für die Genomfunktion wesentlich vergrößern und letztendlich den Bereich Biomanufacturing vorantreiben wird, folgerte PD Dr. Dethardt Müller, Gruppenleiter Technologie Entwicklung der Rentschler Biotechnologie GmbH. Dieses thematisch hochspezialisierte Symposium fokussierte ausschließlich auf neue und zukunftsorientierte Technologien und veranschaulichte deutlich den wachsenden interdisziplinären Charakter, der notwendig ist, um die neuen wissenschaftlichen Herausforderungen im Bereich tierzellbasierter biopharmazeutischer Technologie zu meistern, kommentierte Prof. Dr. Roland Wagner, Bereichsleiter Entwicklung bei Rentschler. Neben den vielen neuen Informationen aus den hervorragenden Vorträgen, die nun der Wissenschaft und Industrie für zukünftige Anwendungen zur Verfügung stehen, wurde das Meeting auch intensiv für Diskussionen und Networking genutzt. Wir haben uns vorgenommen, diese erfolgreiche Veranstaltung hier in Laupheim alle zwei Jahre durchzuführen und zukünftig auch für ein internationales Publikum aus akademischer Forschung und Industrie zugänglich zu machen. Wir freuen uns auf ein Wiedersehen im Jahr Die Organisatoren Prof. Dr. Roland Wagner und PD Dr. Dethardt Müller danken allen Teilnehmern für die spannenden Beiträge und die anregende Atmosphäre. Seite 5 von 5