Team 4

ANTICALIN®e - Biopharmazeutische Wirkstoffe durch Protein-Design

Beschreibung der Institute und Unternehmen zu ihren nominierten Projekten

ANTICALINE sind eine neue Klasse von künstlichen Biomolekülen mit weit reichenden Anwendungsmöglichkeiten in der Medizin, Biotechnologie, Bioanalytik und biowissenschaftlichen Forschung. Bislang galten Antikörper, Eiweißstoffe des Immunsystems, als universelle biochemische Werkzeuge zur Erkennung, Bindung sowie Markierung molekularer oder zellulärer Strukturen. Allerdings weisen Antikörper in der Anwendung erhebliche Nachteile auf, die durch ihre komplizierte Molekülstruktur bedingt sind, so dass eine technologische Lücke besteht.

Die ANTICALINE bieten erstmals eine Alternative zu den Antikörpern, denn sie zeigen in der Praxis eine Reihe von biotechnologischen Vorteilen:

  • Im Vergleich zu Antikörpern, die aus insgesamt vier Eiweißketten bestehen, sind die ANTICALINE mit nur einer einzelnen Polypeptidkette (aus ca. 180 Aminosäuren) wesentlich einfacher aufgebaut.
  • ANTICALINE sind zudem etwa achtmal kleiner als Antikörper, von denen beispielsweise bekannt ist, dass sie aufgrund ihrer sperrigen Dimensionen Zellzwischenräume nur schlecht durchdringen können.
  • Diese Vorzüge in der Molekülarchitektur erlauben effizientere biotechnologische Herstellungsverfahren. So werden im Gegensatz zu den Antikörpern keine kostspieligen Zellkultur-Fermenter benötigt, sondern die Produktion der ANTICALINE kann mit Hilfe von einfach zu züchtenden Mikroorganismen erfolgen.
  • Der simple Aufbau der ANTICALINE gestattet zudem deren Kopplung mit anderen Proteinen, was zusätzlich zur Bindung von Zielstrukturen – durch molekulare Erkennung – weitere Eigenschaften verleihen kann, beispielsweise enzymatische Aktivität oder maßgeschneiderte Verweildauer im Organismus.
  • Schließlich stellt die ANTICALIN-Technologie aus patentrechtlicher Sicht eine Basisinnovation dar. Im Gegensatz zu der enggepflasterten Patentsituation im Bereich der Antikörpertechnologie wurde ein breites Grundlagenpatent für die ANTICALINE aus dem Jahr 1997 inzwischen vom Europäischen Patentamt rechtskräftig erteilt.

Die ANTICALINE werden durch evolutives Protein-Design ausgehend von der Struktur der Lipocalin-Proteine, die auch im menschlichen Organismus vorkommen, konstruiert.

Spezifische ANTICALINE lassen sich wie rekombinante Antikörper gegen vorgegebene molekulare Zielstrukturen (Targets) herstellen und stehen grundsätzlich für ähnliche Anwendungszwecke zur Verfügung. Allerdings eröffnen sich aufgrund der besonderen Vorteile ihrer biomolekularen Architektur auch gänzlich neue Einsatzmöglichkeiten, vor allem in der Medizin. Derzeit werden drei Strategien verfolgt, um ANTICALINE für die Humantherapie nutzbar zu machen:

  • Verwendung als Antidot: Durch Aufnahme in die ausgeprägte Bindungstasche der ANTICALINE werden Giftstoffe oder andere niedermolekulare Substanzen neutralisiert, deren schädliche Wirkung auf die Organe unterbunden und ihre Ausscheidung aus dem Körper gefördert.
  • Einsatz als Antagonist: Aufgrund der gezielten Anheftung mit ihrer maßgeschneiderten Bindungsstelle an Rezeptoren auf der Zelloberfläche kann der natürliche Wechselwirkungspartner des jeweiligen Rezeptors (Hormone, Botenstoffe etc.) kein Signal mehr in der Zelle auslösen. Auf diese Weise lassen sich bestimmte Zelltypen, zum Beispiel im Immunsystem, gezielt aktivieren oder deaktivieren.
  • Verwendung als Vehikel für das Drug-Targeting: Hierbei wird das ANTICALIN mit einem potenten Wirkstoff, beispielsweise einem Toxin, ausgerüstet. Das Zellgift kann so gezielt an Tumorzellen adressiert werden, sofern diese eine Oberflächenstruktur besitzen, die von dem ANTICALIN in spezifischer Weise erkannt wird.

Die ursprünglich aus der Grundlagenforschung an der Technischen Universität München hervorgegangene ANTICALIN-Technologie wird nun von der PIERIS Proteolab AG als Start-up-Unternehmen vermarktet. Ziel der Geschäftstätigkeit von PIERIS als forschungsorientiertes Biotechnologieunternehmen ist es, mit Hilfe der exklusiv geschützten Technologie spezielle ANTICALINE für innovative Anwendungen möglichst weitgehend selbst zu entwickeln und den internationalen technologischen Vorsprung damit auszubauen und zu verbreitern. Die derzeit verfolgten therapeutischen Einsatzgebiete liegen im Bereich der Herz-Kreislauf- und Tumor-Erkrankungen. Präklinische Studien haben die Erwartungen an die ANTICALINE in eindrucksvoller Weise bestätigt und lassen die Entwicklung marktreifer Medikamente innerhalb weniger Jahre erhoffen.

ANTICALINE haben exzellente Perspektiven als therapeutische Proteine, Diagnostika wie auch als Forschungsreagenzien für die Bioanalytik. Das Marktpotenzial für antikörperartige Reagenzien und Wirkstoffe beträgt weltweit über 10 Mrd. US-Dollar und wächst stetig. Den Zugang zu diesen lukrativen Märkten öffnen frühzeitige Allianzen mit finanzstarken Pharmafirmen, wobei unterschiedliche Kooperationsformen in Frage kommen. Langfristig wird die Eroberung eines Anteils von 5 bis 10 Prozent des stark expandierenden Antikörpermarktes durch ANTICALIN-Produkte angestrebt.

Die konsequente Ausnutzung der einzigartigen praktischen und patentrechtlichen Vorzüge sowie des wirtschaftlichen Potenzials der ANTICALIN-Technologie werden es PIERIS mit ihren derzeit ca. 35 Mitarbeitern erlauben, den Vorsprung auf dem Gebiet der „alternativen“ Bindungsproteine zum Ausbau der Marktführerschaft zu nutzen und hohen ökonomischen Ertrag zu erzielen. Als innovatives Produkt mit Alleinstellungsmerkmalen liefern die ANTICALINE damit einen viel versprechenden Beitrag zur Stärkung des deutschen Biotechnologie-Standortes.

Informationen und Kontakt zum Deutschen Zukunftspreis unter:
E-Mail: info@deutscher-zukunftspreis.de
Internet: www.deutscher-zukunftspreis.de


Das Vorschlagsrecht zum Deutschen Zukunftspreis obliegt den führenden deutschen Einrichtungen aus Wissenschaft und Wirtschaft sowie Stiftungen.

Das Projekt „ANTICALIN®e – Biopharmazeutische Wirkstoffe durch Protein-Design“ wurde vom Deutschen Verband Technisch-Wissenschaftlicher Vereine vorgeschlagen.