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Ebola-Wirkstoff ZMAPP Hoffnungsträger gegen Ebola kommt aus der Pflanze

| Redakteur: Dr. Ilka Ottleben

In naher Zukunft könnte der viel diskutierte Ebola-Wirkstoff ZMAPP helfen, die verheerende Epidemie in Westafrika einzudämmen. Herta Steinkellner von der Universität für Bodenkultur (BOKU) in Wien entwickelte mit ihrem Team eine wesentliche Voraussetzung für die Herstellung des Wirkstoffes – jene gentechnisch veränderten Pflanzen, in der das Antikörper-Präparat heranreift.

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Grundlage für die Herstellung des Ebola-Medikaments bilden gentechnisch veränderte Pflanzen, in denen das Antikörper-Präparat heranreifen kann.
Grundlage für die Herstellung des Ebola-Medikaments bilden gentechnisch veränderte Pflanzen, in denen das Antikörper-Präparat heranreifen kann.
(Bild: Universität für Bodenkultur Wien)

Wien/Österreich – Anspruchslos und unscheinbar sind sie. Ihre tiefgrünen Blätter erinnern ein wenig an Spinat. Die wissenschaftliche Bedeutung der unspektakulären Pflanzen, die am Department für Angewandte Genetik und Zellbiologie der Universität für Bodenkultur (BOKU) in Wien seit Jahren kultiviert werden, ist jedoch kaum zu unterschätzen. Denn sie tragen wesentlich dazu bei, dass bald ein Wirkstoff gegen Ebola in großen Mengen zur Verfügung stehen könnte. Mit ihrer Hilfe wird das experimentelle Medikament ZMAPP, das in den vergangenen Monaten weltweit hohe mediale Aufmerksamkeit erfahren hat, hergestellt.

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In naher Zukunft könnte der viel diskutierte Ebola-Wirkstoff ZMAPP des US-Unternehmens Mapp Biopharmaceutical helfen, die verheerende Epidemie in Westafrika einzudämmen. Die Grundlage für die Herstellung des Medikaments bilden gentechnisch veränderte Pflanzen, in denen das Antikörper-Präparat heranreifen kann. Prof. Herta Steinkellner, Leiterin des Laura-Bassi-Exzellenzzentrums PlantBioP („Plantproduced BioPharmaceuticals“) von der Universität für Bodenkultur (BOKU) Wien, entwickelte dieses pflanzliche „Produktionssystem“ gemeinsam mit ihrem Team.

„Die Pflanze heißt Nicotiana benthamiana und ist eine nahe Verwandte des gewöhnlichen Tabaks“, erklärt die Molekularbiologin. Durch Veränderungen im Erbgut produziert die Tabakpflanze Antikörper in ihren Blättern, die auch problemlos im menschlichen Organismus eingesetzt werden können. „Die Antikörper sind viel wirksamer als jene, die auf konventionellem Weg hergestellt werden“, sagt Steinkellner. Zudem können Wirkstoffe mit Hilfe der Pflanzen besonders schnell und kostengünstig gewonnen werden.

Ebola-Wirkstoff aus der Pflanze – Der richtige Zucker macht‘s

Der Schlüssel, um die Antikörper besonders wirksam zu machen, liegt in der Glykosylierung. Darunter versteht man das Anheften von Zuckerresten an das Proteingerüst eines Antikörpers. Diese Methode verwendet Mapp Biopharmaceutical, um den Antikörper-Mix für ihr Ebola-Präparat herzustellen. „Es ist aber auch für eine ganze Reihe von anderen Therapien einsetzbar – wie z.B. gegen Krebs“, betont Steinkellner.

Damit die Blätter von Nicotiana benthamiana die hochwirksamen Antikörper produzieren, werden menschliche Gen-Fragmente für Antikörper in die Blätter junger Pflanzen eingebracht, erklärt Steinkellner. Damit die komplexen Antikörper-Proteinmoleküle im menschlichen Körper effizient wirken, müssen ihnen spezielle Zuckeranteile – man nennt sie Glykane – mitgegeben werden. „Diese Modifizierung ist notwendig, damit die Antikörper eine gezielte Immunantwort, die in der Eliminierung eines Keimes münden sollte, induzieren“, erläutert Steinkellner.

Um sein Ziel zu erreichen, suchte das Wissenschaftler-Team nach jenen Genen der Pflanze, die in diesem Prozess der Glykosylierung eine Rolle spielen. Und tatsächlich: Nachdem zwei der gefundenen Gene ausgeschaltet worden waren, produzierten die Pflanzen Antikörper mit veränderten Glykanen. Die Antikörper waren somit mit dem menschlichen Organismus besonders kompatibel. „Unsere Nicotiana-Mutante ist weltweit die einzige Pflanze, die das kann“, sagt die Biotechnologin stolz.

Die mutierten Pflanzen mit ihrer angepassten Glykosylierung haben Steinkellner und ihr Team dem ZMAPP-Hersteller zur Verfügung gestellt. Der Antikörper selbst, der mit Hilfe der Tabakpflanzen effizient vervielfältigt wird, stammt aus einem US-Forschungsinstitut. Vor dem wissenschaftlichen Durchbruch des Wiener Teams konnten ähnliche Wirkstoffe zwar produziert werden, jedoch nicht mit dieser Präzision.

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