Biotechnologie
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Lentivirale Vektoren sind aus der modernen Gentherapie nicht mehr wegzudenken, denn sie ermöglichen, Zellen dauerhaft zu verändern – unabhängig davon, ob sich diese Zellen gerade teilen oder nicht. Für die Herstellung dieser hilfreichen Viren werden in vielen Forschungslaboren spezielle Zelllinien eingesetzt, die dauerhaft die notwendigen Virusgene enthalten.
Diese Methode ist nicht nur zuverlässiger, sondern auch effizienter als das parallele Transfizieren der nötigen Gene auf einzelnen DNA-Strängen. Doch bislang ist kaum bekannt, wie sich die Zellen verändern, wenn die viralen Gene dauerhaft in ihnen eingebaut und aktiv sind.
Das Forschungsteam von Professorin Dr. Kerstin Otte an der Hochschule Biberach (HBC), widmet sich genau solchen Fragestellungen: Wie können wir Produzentenzelllinien besser verstehen und effizienter in der Produktion machen?
Sechs Doktoranden forschen in jeweils eigenen Promotionsvorhaben daran, wie Zelllinien optimiert werden können. Einer von ihnen ist Jona Röscheise (28). Der Naturwissenschaftler hat zunächst sein Bachelor- und Master-Studium der Pharmazeutischen Biotechnologie an der HBC absolviert, letzteres in Kooperation mit der Universität Ulm. Schon damals hat er sich mit Fragen in diesem Forschungsbereich befasst – nach seinem Abschluss setzte er diese Arbeit nahtlos am Institut für Angewandte Biotechnologie an der HBC fort.
In seiner aktuellen Studie vergleicht er eine Zelllinie, die nach gentechnischer Veränderung kontinuierlich Lentiviren produziert, mit derselben Zelllinie ohne genetische Veränderung und Vektorproduktion. Sein Ziel: Aus den Unterschieden Ansätze für eine optimierte Virusproduktion zu entwickeln. „Die ersten Ergebnisse zeigen deutliche Unterschiede in der Genaktivität beider Zelllinien“, berichtet der Doktorand. So würden einige Virusgene, wie beispielsweise das virale Gag-Pol-Gen, das für Strukturproteine und wichtige Enzyme des Virus verantwortlich ist, die Fähigkeit der Zelle zur Herstellung neuer Proteine unterdrücken. Ein anderes Gen, das für die Steuerung des Transports von Virus-Bausteinen innerhalb der Zelle verantwortlich ist (Rev) oder das vielseitige Hüllprotein, das die Aufnahme der Viren in viele Zellarten erleichtert (VSV-G), beeinflussen hingegen die Energiegewinnung in den Mitochondrien, den – wie Jona Röscheise es beschreibt – „Kraftwerken“ der Zelle. Das sogenannte Tat-Gen wiederum aktiviere Gene, die an der Verpackung von Erbinformation beteiligt sind.
Dabei hat Röscheise festgestellt, dass virale Gene die Zellen gezielt umprogrammieren, um optimale Bedingungen für die Virusproduktion zu schaffen. „Dies geschieht offenbar auf Kosten der natürlichen Aufgaben der Zellen, wie etwa der Abwehr von Krankheiten“, erläutert der Doktorand.
Mit seiner Promotion will Jona Röscheise einen Beitrag dazu leisten, die molekularen Vorgänge in den Produktionszellen besser zu verstehen. Langfristig könnten diese Erkenntnisse helfen, die Herstellung von lentiviralen Vektoren für die Gentherapie weiter zu optimieren, so der Biotechnologe.
Seine Doktormutter Kerstin Otte forscht bereits seit 15 Jahren zum Thema Zelllinien; sie hat über viele Projekte und Promotionen ein enormes Wissen angesammelt und kann etwa Unternehmen, die in ihrer Produktion auf Probleme stoßen, beraten, indem sie Lösungsansätze aus anderen Fällen kombiniert und weiterdenkt. Dieser Transfer ist eine wichtige Aufgabe der Wissenschaftler*innen am IAB.
Unsere Forschung zielt darauf ab, die molekularen Mechanismen in Produktionszelllinien zu verstehen
Prof. Dr. Kerstin Otte, Fakultät Biotechnologie
„Unsere Forschung zielt darauf ab, die molekularen Mechanismen in Produktionszelllinien zu verstehen. Nur so können wir langfristig die Effizienz und Sicherheit der Gentherapie verbessern und gleichzeitig wertvolles Wissen für Lehre und Transfer gewinnen“, so Otte.
Auch die Studierenden der Fakultät Biotechnologie profitieren von der Forschung an der HBC. Gerade die Studierenden des Bachelor-Studienganges Medizinische Biotechnologie, der zum aktuellen Wintersemester neu gestartet ist, erwerben im Studium die methodischen und theoretischen Grundlagen, die auch Jona Röscheise für sein Promotionsvorhaben im Bereich Zelllinienforschung benötigt hat.
Denn im Mittelpunkt des Studiums steht die Entwicklung und Anwendung biotechnologischer Verfahren in der Medizin, insbesondere zur Diagnostik, Therapie und Erforschung von Krankheiten. Ein zentrales Arbeitsfeld sind dabei Zellkulturen und Zelllinien, erläutert Kerstin Otte, die auch die Studiendekanin des neuen Studienganges ist. Wie die Promotionsvorhaben im Bereich Zelllinien beschäftigen sich die Studierenden u.a. mit der Entwicklung, Optimierung oder Anwendung von Zelllinien, etwa für die Herstellung von Biopharmazeutika, Gentherapeutika oder für die Grundlagenforschung an Zellfunktionen.
Lehre, Forschung, Transfer: Die Fakultät Biotechnologie deckt alle wissenschaftlichen Bereiche ab, Jona Röscheise schätzt gerade deshalb die Zusammenarbeit mit seinen Kolleg*innen. Einen großen Vorteil sieht er zudem in der intensiven Betreuung durch seine Doktormutter Prof. Dr. Kerstin Otte. „Während an anderen Instituten oft Postdocs die Hauptbetreuung übernehmen, haben wir den persönlichen Austausch, der unsere wissenschaftliche Entwicklung enorm fördert“, so Jona Röscheise. Ergänzend dazu böten die wöchentlichen Labormeetings eine wertvolle Plattform für Feedback und neue Impulse.
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