Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Isolierung und Aufreinigung wertsch\u00f6pfender Proteinkomponenten aus Rohprodukten, wie Fermentationsbr\u00fchen, Blutseren oder Reaktionsl\u00f6sungen, stellt heute eine der gro\u00dfen Herausforderungen im Be-reich Downstreamprocessing biotechnologischer Pharmazeutika dar. Bis heute m\u00fcssen die einzelnen energie- undabwasserintensiven Verfahrensschritte getrennt voneinander durchgef\u00fchrt werden. Das vorliegende Vorhaben zielt darauf ab, integrierte Systeme zu schaffen, die eine schnelle und gezielte Probleml\u00f6sung vorliegender Trennaufgaben, Kopplung der Verfahrensschritte und einfache Handhabung erm\u00f6glichen sol-len. Diese integrierten Systeme auf Basis von Membranadsorbern werden in einem Baukastensystem verwirklicht, das eine flexible Anpassung an die jeweilige Problemstellung erlaubt und durch die Integration in modulare Kartuschensysteme eine hohe Scale-up-F\u00e4higkeit aufweist.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie praktischen Arbeiten beginnen mit der Konzeption und Entwicklung der Basismembranen, wobei Derivatisierungstechniken zur Funktionalisierung der Membranen und Dekorationstechniken zur Bindung spezifischer Liganden verwendet werden. Diese Membranen werden dann in verschiedene Module (Kapsule) eingesetzt und anhand von Standardproteinen getestet. Die \u00dcbertragung der Ergebnisse auf Realmedien amspeziellen Beispiel des r-hGH f\u00fchrt dann zu einer allgemeinen Methodik, die die Optimierung der Aufreinigungsparameter durch HTDS-Systeme (high throughput downstream screening) erm\u00f6glicht. Das System erlaubt eine schnelle und leicht zu handhabende Modellierung jedes Downstreamprocessing-Problems und vereinfacht somit das Up-Scaling in den Produktionsbereich erheblich, was anhand des Beispiels r-hGH verwirklicht werden soll.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Die im Rahmen des Projekts geplanten wissenschaftlichen Arbeiten wurden erfolgreich durchgef\u00fchrt. Die Arbeitspakete, wie die Konzeption und Entwicklung bzw. die Funktionalisierung der Basismembranen sowie deren Einsatz und Testung in Modulen sind vollst\u00e4ndig abgeschlossen. So liegen derzeit funktions-f\u00e4hige Membranmodule im 8-er Streifen-Format vor. Diese 8-strips sind mit \u00fcblicherweise verwendeten 96-well-Mikrotiterplatten kompatibel und bilden die Basis f\u00fcr das HTDS. Auch die verfahrenstechnischen Probleme (wie Prozessf\u00fchrung durch Unterdruck, \u00dcberdruck oder Zentrifugation) wurden intensiv bearbeitet. Das HTDS-System wurde an Standards und auch an Realproben getestet. Die Membranmodule kamen insbesondere bei der Aufreinigung von hGH aus dem Zellkultur\u00fcberstand zum Einsatz. Anstatt des kosten- und ressourcenintensiven herk\u00f6mmlichen Verfahrens konnte so auf ein schnelles und einfaches Verfahren zur\u00fcckgegriffen werden.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
–\t2003, Dechema: Proteinaufreinigung durch Affinit\u00e4tswechselwirkungen mittels Membranadsorbereinheiten; K. Kitzler, A. Tappe, F. Menzel, C. Kasper, N. Kashani-Poor, R. Zeidler, T. Scheper
\n–\t2003, Gordon Conference Bioinformatics: from predictive models to inference, Oxford; Enzyme purification from fermentation broth using membrane adsorber based centrifugal devices; C. Kasper, K. Suck, F. Stahl, R. Zeidler, T. Scheper
\n–\t2004, Bioperspectives: Human growth hormone (hGH) purification from CHO cell culture supernatant using membrane adsorber based centrifugal devices; J. Walter, K. Suck, A. Tappe, C. Kasper, R. Zeidler, A. Kocourek, T. Scheper
\n–\t2004, Dechema-Tagung Simultane und integrierte Bioprozessentwicklung: (Bio-)modifizierte Membranmodule im Downstream-Processing; Poster: D. Harkensee, T. Scheper, O.-W. Reif, R. Ulber
\n–\t2005, Bioperspectives: Purification of His6-tagged \u00df-Glucanase using membrane adsorber based devices; \u00d6. K\u00f6kpinar, J. Walter, C. Kasper, R. Zeidler, K. Friehs, T. Scheper
\n–\t2005, Bioperspectives: Human growth hormone (hGH) purification from CHO-cell culture supernatant, Poster: A. Tappe, J. Walter, C. Kasper, R. Zeidler, O.-W. Reif, T. Scheper
\n–\t2005, Bioperspectives: Reversible immobilisation of glycoproteins on b\u00edological activated membranes; Vortrag: D. Harkensee, S.Beutel, T. Scheper, O.-W. Reif, R. Ulber
\n–\t2005, ESACT Human growth hormon (hGH) purification from CHO-cell culture supernatant utilizing macroporous chromatographic media Poster: J. Walter, A. Tappe, C. Kasper, R. Zeidler, O.-W. Reif, T. Scheper Ver\u00f6ffentlichungen: Fast and efficient protein purification from complex cell culture samples using membrane adsorber systems; K. Suck, J. Walter, F. Menzel, A. Tappe, C. Kasper, C. Naumann, R. Zeidler, T. Scheper; Eingereicht bei Journal of Biotechnology<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Die im Projekt benannten Arbeitspakete wurden in der Projektlaufzeit von 2 Jahren, unter Ber\u00fccksichtigung einer kostenneutralen Verl\u00e4ngerung aufgrund des um 2 Monate verz\u00f6gerten internen Projektbe-ginns, bis auf das letzte Arbeitspaket vollst\u00e4ndig abgeschlossen. Das Vorhaben wird auch \u00fcber die Pro-jektlaufzeit hinaus weitergef\u00fchrt: Das Up-scaling in den Produktionsbereich bei der Aufreinigung von hGH wird auch nach Ende des Projekts intensiv bearbeitet. Zur schnellen Ermittlung der optimalen Aufreini-gungsparameter verschiedener Zielproteine wird das HTDS-System weiterhin verst\u00e4rkt eingesetzt. Mit den im Bereich der Membranentwicklung gewonnenen Erkenntnissen werden auch in Zukunft weitere Funktionalisierungsversuche durchgef\u00fchrt.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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