Erforschung und Entwicklung eines nachhaltigen Produktionssystems zur Herstellung und Charakterisierung von Antikörpern aus modifizierten Kieselalgen
Projektdurchführung
Phaeosynt GmbH
Walderseestr. 7
30163 Hannover
Zielsetzung
Diagnostische Untersuchungen zum Nachweis einer Erkrankung, eines Erregers oder auch eines Hormons basieren klassischerweise auf Antikörpern. Diese Moleküle erkennen spezifisch ihr Zielmolekül und ermöglichen somit einen Nachweis. Antikörper sind Teil der Immunantwort bei Menschen und Tieren und werden häufig noch auf dieser Grundlage produziert: Tiere werden mit dem Zielmolekül „immunisiert“, sodass die im Blut produzierten Antikörper entnommen werden können. Die Antikörper-produzierenden Zellen können mit Krebszellen fusioniert als Hybridoma-Zellen ebenfalls die gewünschten Antikörper produzieren. Dies geschieht in lebendigen Tieren unter qualvollen Bedingungen oder unter Zusatz tierischer Substanzen in der tierischen Zellkulturen bei 37 °C. Die klassische Diagnostik ist demnach mit Tierleid verbunden und mit einem hohen Ressourceneinsatz. Phaeosynt hat ein alternatives Produktionssystem entwickelt, das vollständig tierfrei und sogar vegan, nachhaltig und kostengünstig ist. Mit dem Organismus Kieselalge können jegliche Antikörper produziert werden, der marine Organismus stammt aus den Weltmeeren und produziert effizient und sehr robust die gewünschten Antikörper. Phaeosynt entwickelt ein Portfolio an stark nachgefragten Antikörpern für Forschung und diagnostische Tests aber auch kundenspezifische Lösungen, sodass Diagnostik künftig ohne Tierleid ermöglicht wird.
Arbeitsschritte
Zur erfolgreichen Etablierung der Antikörper-Produktion in Kieselalgen sind Entwicklungen im Labor nötig, aber auch Marketing-Maßnahmen.
Es konnten bereits verschieden Antiköper erfolgreich produziert werden, die Produktionsmethodiken müssen für eine Skalierung erweitert werden. Hier sollen weitere Methoden zur Klonierung und Transformation der Kieselalgen untersucht werden, ebenso ideale Kultivierungsparameter ermittelt und ein einheitlicher Downstream-Prozess für jedes Antikörper-Format etabliert werden. Je nach Format (IgG, Nanobody, scFv, etc.) sind Anpassungen des Prozesses nötig. In den ersten 6 Monaten sollen bestehende und neue Antikörper produziert werden, welche über eine Vergleichsstudie auf ihre Eigenschaften und Einsatzmöglichkeiten im Vergleich zu tierischen Pendants untersucht werden. Nachbesserungen und Anpassungen des Produktionssystems verlaufen dann über die gesamte Projektlaufzeit, hier wird auch eine Skalierung untersucht. Im 1. Jahr sollen bereits Antikörper auf Vertriebsplattformen verkauft werden, dafür ist eine Ausarbeitung des Marketingkonzepts nötig. Kund*innen stehen neuen Technologien auf dem Antikörper-Markt eher skeptisch gegenüber, daher sind die richtige Ansprache und Bekanntmachung der innovativen Antikörper ausschlaggebende Punkte im Marketing. Mithilfe des Portfolio-Angebots sollen Kund*innen von Phaeosynts Antikörpern überzeugt werden und für weitere Anwendungen zum Umstieg auf die Technologie bewegt werden. Somit können gemeinsam Tierleid vermindert und Ressourcen eingespart werden und nachhaltigere Produkte entwickelt werden.
Ergebnisse
Im Zuge der Projektarbeiten wurde die molekularbiologische Grundlage zur Herstellung rekombinanter Antikörper in Kieselalgen signifikant ausgebaut. Die Klonierungsstrategie wurde erweitert und umfasst nun optimierte Expressionskassetten für verschiedene Antikörperformate sowie Reporterfusionen. Die Transformation der Algen wurde standardisiert und in ihrer Effizienz etwas verbessert, Optimierungen bezüglich einer höheren Transformationsrate und einer robusteren Selektion konnten bereits erzielt werden und werden weiterhin untersucht. Dies ermöglicht eine gesteigerte Variabilität im Antikörperdesign und trägt zur langfristigen Erweiterung des Portfolios bei. Zur funktionellen Charakterisierung wurden erfolgreich verschiedene Antikörper-Formate mit enzymatischen und fluoreszenten Reportern erzeugt. Diese Konjugate dienen insbesondere der Nachweisbarkeit in diagnostischen Anwendungen. Da jedoch nicht alle Endanwendungen Reportertags erfordern oder zulassen, wurde parallel ein gezieltes Screening-Verfahren zur Selektion fusionsfreier Antikörper etabliert. Ein besonderer Fokus lag auf der Skalierung und Prozessoptimierung. Um eine reproduzierbare Herstellung größerer Antikörpermengen zu ermöglichen, wurden sowohl Upstream- als auch Downstream-Prozesse systematisch weiterentwickelt. Es wurden sekundäre Antikörper gegen 3 Targets hergestellt und mit internen Arbeiten charakterisiert, sowie mit externen Arbeiten im Vergleich zu tierischen Antikörpern getestet. Die Sensitivitäten der Antikörper gegen Target A sind sehr gut und überzeugen aufgrund der Spezifität und keinerlei Kreuzreaktivitäten vor allem im Vergleich zum tierischen Pendant. Jedoch ist dies nicht in jedem diagnostischen Testformat einheitlich, sodass für einen universell einsetzbaren Antikörper Verbesserungen und Lösungswege nötig sind. Die Antikörper gegen Target B konnten ebenfalls erfolgreich produziert und charakterisiert werden. Die Sensitivität und Spezifität sind auch hier überzeugend. Vergleichsstudien stehen hierzu noch aus. Die Antikörper gegen Target C sind in ihrer Sensitivität nicht so positiv zu beschreiben, hier ist demnach eine Anpassung bzw. Erneuerung der Antikörper nötig.
Im Rahmen unserer Öffentlichkeitsarbeit wurden verschiedene Maßnahmen umgesetzt, die unsere wissenschaftliche Arbeit flankieren. Über soziale Kanäle vermitteln wir unsere Inhalte und setzen Impulse in Richtung tierversuchsfreier Diagnostik und nachhaltiger Forschung.
Öffentlichkeitsarbeit
Unsere Kommunikations- und PR-Maßnahmen zeigen inzwischen eine deutlich gestiegene Sichtbarkeit sowohl innerhalb der Fachwelt als auch in der breiten Öffentlichkeit. So wurde unsere Arbeit bereits in einem überregionalen Leitmedium vorgestellt. Diese Entwicklungen bestätigen, dass unser Thema zunehmend über die Innovations- und Nachhaltigkeitsszene hinaus wahrgenommen wird.
In der nächsten Phase fokussieren wir uns verstärkt auf die Verankerung innerhalb der Biotechnologie-Branche und die Positionierung unserer Plattformtechnologie als Beitrag zu einer nachhaltigeren und ethisch verantwortungsvollen Biotechnologie. Geplant sind unter anderem Fachveröffentlichungen und die Beteiligung an Branchenevents, um unsere Perspektive aktiv in relevante Diskurse einzubringen, auch im politischen Kontext.
Fazit
Die bisherigen Arbeiten im Rahmen des DBU-Projekts haben gezeigt, dass die Herstellung funktionaler Antikörper in unserer Kieselalgen-basierten Expressionsplattform technisch erfolgreich und reproduzierbar möglich ist. Durch gezielte Auswahl und Optimierung geeigneter Kandidaten konnten wir ein belastbares Fundament für den weiteren Ausbau unseres Produktportfolios legen. Erste Anwendungstests und Rückmeldungen von potenziellen Partnern und Anwendern bestätigen die Relevanz unserer Technologie für die nachhaltige Diagnostik.
Parallel dazu wurde mit der systematischen Erstellung eines Produktportfolios begonnen, das sowohl diagnostische Zielstrukturen als auch Forschungsanwendungen adressiert. Die Auswahl basiert auf aktuellen Marktbedarfen, Rückmeldungen aus Kooperationsprojekten und strategischen Überlegungen hinsichtlich der Skalierbarkeit und Wirtschaftlichkeit.
Marketing und Kommunikation sind in unserem Fall ein integraler Bestandteil der Innovation. Die bisherigen Projektergebnisse zeigen deutlich, dass eine konsequent auf Nachhaltigkeit ausgerichtete Kommunikationsstrategie das Vertrauen in neue Technologien stärkt und die Akzeptanz bei Partnern und potenziellen Kund:innen fördert. Im nächsten Projektabschnitt werden wir uns daher nicht nur auf die Erweiterung des Portfolios und die Validierung weiterer Antikörper-Kandidaten konzentrieren, sondern auch auf kommunikative und strategische Maßnahmen.