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Synthetische Biotechnologie

Ein Beitrag von Squid 39 13.05.2015

Ob Umsatz, Anzahl der Mitarbeiter oder Finanzierung – in der Biotech-Branche stehen die Zeichen auf Wachstum. So hat der Umsatz z.B. in Deutschland im Jahr 2014 erstmals die Marke von 3 Mrd. Euro durchbrochen. Gegenüber dem Vorjahr ist dies ein Plus von 5,8 %.
 
Medigene AG
 
 
Amyris
 
 
Qiagen NV
 
 
Global Bioenergies
 
 
GenMark Diagnostics
 
 
Sanofi SA
 
 
Affimed
 

Im Zuge des technologischen Fortschrittes in den letzten Jahren ist dabei ein neuer interdisziplinärer biotechnologischer Forschungszweig entstanden: die Synthetische Biologie. Wissenschaftler wollen hierbei komplexe biologische Prozesse nicht mehr bloß analysieren, sondern im Labor gezielt entwerfen, nachbauen oder verändern. Wie Ingenieure gehen sie daran, Zellen und biologische Systeme umzuprogrammieren oder von Grund auf neu zu gestalten.

Der Anspruch der Synthetischen Biologie geht über die in den vergangenen Jahrzehnten entwickelten gentechnischen Eingriffe hinaus. Diese beschränkten sich meist auf wenige Gene die verändert wurden und nicht komplexe eingefügte Bausteine. In Zellen sollen in Zukunft verschiedene miteinander wechselwirkender Komponenten (genetische Programme) installiert und damit neue Funktionen erzeugt werden.

Zum Einsatz kommen hierbei drei verschiedene Konstruktionsansätze:

Bottom-up-Ansatz: Nach dem Lego-Prinzip wollen Forscher ausgehend von einfachen biologischen und chemischen Bausteinen komplexe Biosysteme von Grund auf erstellen.

Top-down-Ansatz: Hier zielen Forscher darauf ab, existierende, komplexe Biosysteme in bestimmten Bestandteilen abzurüsten und zu vereinfachen, bis nur die minimale Ausstattung der notwendigsten Komponenten übrigbleibt.

Orthogonaler Ansatz: Hier geht es um den gezielten Ersatz von Systemkomponenten durch fremde, definierte Bauteile.

Die Synthetische Biologie ist daher noch deutlich mehr auf der Seite einer forschenden Biowissenschaft als einer konstruierenden Ingenieursdisziplin und ist heute im Wesentlichen noch Grundlagenforschung. Allerdings eröffnet sie mittelfristig auch Möglichkeiten für biotechnologische Anwendungen – von Diagnostika, Impfstoffen und Medikamenten über Biosensoren oder Biomaterialien bis hin zu Biokraftstoffen.

Ein Blick in die Zukunft

In der Medizin wird schon heute die künstliche Herstellung von Erbinformation von Biomedizinern eingesetzt, um etwa die Impfstoffentwicklung oder Verfahren bei einer Gentherapie zu verbessern und zu beschleunigen. Mit neuartigen genetischen Schaltern ausgestattete Zellen werden zum Beispiel für die Entwicklung von Testsystemen (Screening-Verfahren) zum Aufspüren von neuartigen pharmakologischen Wirkstoffen genutzt. Mithilfe solcher maßgeschneiderten Zellen können beispielsweise neue Antibiotika gefunden werden. Zudem wird mit Zellen als Biosensoren gearbeitet, die gleichzeitig in der Lage sind, Substanzen aufzuspüren und andere Stoffe dosiert herzustellen. Solche genetischen Schaltkreise sind auch für die Behandlung von Krankheiten denkbar.

Die seit Dezember an der Börse gehandelte Firma Pieris Pharmaceutical Inc. ISIN Pieris Pharmaceuticals Inc (US7207951036) ging aus der TU München hervor. Im Fokus der Entwicklung stehen Antikörper-ähnliche Moleküle – die Lipocaline (Transporter im Organismus). Als Bestandteil von Blut und Tränenflüssigkeit binden die kelchförmigen Eiweiße empfindliche Hormone, schwerlösliche Vitamine oder Eisenmoleküle, die für Organismen und Krankheitserreger gleichermaßen lebenswichtig sind. Forscher um Arne Skerra von der TU München haben die Biomoleküle in den vergangenen zwei Jahrzehnten unter anderem mit gentechnischen Methoden optimiert, sodass sie sich für verschiedene therapeutische Anwendungen einsetzen lassen. Am weitesten fortgeschritten ist der hauseigene Kandidat PRS-080, der sich gegen das Protein Hepcidin richtet und eine wichtige Rolle beim Eisen-Stoffwechsel spielt. Vor allem bei chronischen Entzündungen besteht ein hoher Hepcidin-Level. PRS-080 soll zur Behandlung von Anämie und funktionellem Eisenmangel zum Einsatz  kommen. Mitte Dezember wurde der Start einer Phase I-Studie verkündet. Weitere Anticalin-basierte Wirkstoffe sollen zur Behandlung von Autoimmunkrankheiten (PRS-60) sowie bei Krebs-Immuntherapien(PRS-300) entwickelt werden. Seit 2010 unterhält die Firma zudem Partnerschaften mit den Pharmafirmen Sanofi (s.u.) und Daiichi Sankyo, die sich allerdings noch im präklinischen Stadium befinden.

 

Die Heidelberger Affimed Therapeutics B.V. Affimed (NL0010872420) entschied sich Mitte September letzten Jahres zu dem Schritt an die Börse. Das Unternehmen entwickelt Therapien gegen Krebs. Dabei setzt die Firma auf eine bestimmte Antikörper-Technologie. Am weitesten entwickelt ist der Antikörper AFM13 zur Behandlung von einer bestimmten Leukämie-Form, der  im dritten Quartal 2010 mit der klinischen Phase I begann. AFM13 ist ein sogenannter bispezifischer Antikörper, der auf der patentierten TandAb-Technologie basiert. TandAbs binden einerseits an die Tumorzellen und aktivieren gleichzeitig die T-Zellen des Immunsystems oder natürlichen Killerzellen (NK-Zellen), indem sie Tumorzellen im Körper identifizieren und selektiv zerstören.

 

Diesen Weg geht auch die Medigene AG Medigene AG (DE000A1X3W00). Im Mittelpunkt einer neuen Kooperation steht die Immuntherapie-Plattform TABs. Damit lassen sich monoklonale Antikörper herstellen, die bestimmte T-Zellen des Immunsystems erkennen und entfernen können. Deshalb sollen sie für die  Behandlung von Autoimmunerkrankungen und Krebs einsetzbar sein. Gemeinsam mit dem Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin Berlin (MDC) sowie dem Helmholtz-Zentrum München erhebt die Medigene Tochtergesellschaft Trianta Immunotherapies nun in-vivo-Daten, um den Nutzen der Antikörper bei der Behandlung von Autoimmunerkrankungen und T-Zell-Leukämie zu testen. Trianta verfügt über drei klinische Immuntherapie-Plattformen, die für die Behandlung unterschiedlicher Krebsformen entwickelt werden und arbeitet an mehreren sich ergänzenden immuntherapeutischen Strategien zur Behandlung unterschiedlicher Krebsformen und -stadien. Der Fokus liegt dabei auf T-Zellen. Bereits klinisch erprobt werden antigen-spezifische Dendritische Zell (DC)-Vakzine der nächsten Generation. Triantas zweiter Therapieansatz nutzt sogenannte T-Zell-Rezeptor (TCR)-veränderte T-Zellen, die zur Behandlung fortgeschrittener Tumorstadien genutzt werden sollen.

Weiter Unternehmen und mehr zu dem Thema Krebs-Immuntherapie finden sie hier:

http://www.trendlink.com/aktienanalysen/aktien/Krebs-Pharmazeutika/251-Krebs_Immuntherapie

 

In der Industriellen Biotechnologie geht es um das Maßschneidern von Stoffwechselketten und Biosynthese-Wegen in Zellen. Mittels Metabolic Engineering werden Mikroben beispielsweise befähigt, nützliche Substanzen herzustellen. Ein Beispiel für eine äußerst komplexe Form des Metabolic Engineering ist die biotechnologische Produktion des Malariawirkstoffs Artemisinin, der aus der Einjährigen Beifuß Pflanze extrahiert wird. Im Rahmen eines Non-Profit-Projektes stellt der Pharmakonzern Sanofi Sanofi SA (FR0000120578) seit 2013 die Arznei im größeren Maßstab her. Gentechnisch veränderte Hefezellen übernehmen die Produktion einer chemischen Vorstufe, die dann noch mit einem photochemischen Trick in das begehrte Artemisinin verwandelt wird. Das Verfahren gilt als Paradebeispiel für den Einsatz von Synthetischer Biotechnologie in der industriellen Medikamentenproduktion. Doch die Pflanze, die Bauern in China, Vietnam und Afrika anbauen, birgt auch jede Menge Probleme: Aus einem Kilogramm getrockneter Blätter können die Extrakteure nur wenige Gramm der Substanz gewinnen. Große Anbauflächen sind nötig, der Wirkstoffgehalt in den Pflanzen schwankt zudem, die Ernten sind witterungs- und saisonabhängig. Die Folge: Die Preise auf dem Markt schwanken zwischen 250 und 1.000 US-Dollar pro Kilogramm. Aus diesem Grund soll erstmals ein halbsynthetisches Artemisinin auf den Markt kommen. An der Entwicklung beteiligt sich auch das kalifornische Biotechnologie Unternehmen Amyris mit US03236M1018.










Das französische Unternehmen Global Bioenergies  Global Bioenergies (FR0011052257) WKN A1JBVH will aus Mikroben Kraftstoff herstellen. Das Unternehmen das sich auf die Herstellung von Treibstoffen und Chemikalien spezialisiert hat, hat für die Isobuten-Produktion spezialisierte Mikroorganismen entwickelt. Die gasförmige Chemikalie ist eine Vorstufe von Isooktan, einem heute aus Erdöl hergestellten Additiv in Benzin, das die Klopffestigkeit verbessert und lässt sich in beliebigen Mengen jeder Art von Benzin beimischen, was die Sache für die Fahrzeugindustrie interessant macht.

 

Weitere interessante Unternehmen


Die niederländische Holdinggesellschaft Qiagen N.V. NL0000240000, ist Mitte März eine Vereinbarung mit dem Sequenzierdienstleister GATC Biotech eingegangen. Die GATC  Kunden sollen umfassenden Zugang zu QIAGENs Ingenuity Variant Analysis-Lösung für die Analyse und Auswertung genetischer Daten erhalten. Ingenuity Variant Analysis ist eine Bioinformatik-Plattform, mit deren Hilfe Labore effizient durch Hochdurchsatz-NGS-Technologien (Next Generation Sequencing) generierte Daten auswerten können. Die QIAGEN-Software filtert in einer sicheren, privaten und Cloud-basierten Umgebung aus großen Mengen genetischer Daten solche Genvarianten heraus, die am wahrscheinlichsten Ursache einer Erkrankung sind.

 

Die SYGNIS AG DE000A1RFM03 konzentriert sich auf die Entwicklung und Distribution von neuen molekularbiologischen Technologien, die zum Beispiel in der DNA-Vervielfältigung und –Sequenzierung verwendet werden. Zentrales Produkt ist QualiPhi. Dabei handelt es sich um eine Polymerase, die zur DNA-Vervielfältigung (Amplifizierung) verwendet wird. QualiPhi wurde an den Medizinkonzern Qiagen N.V. zur globalen Vermarktung lizenziert. Erst gestern gab SYGNIS die Unterzeichnung einer nicht-exklusiven Vereinbarung mit dem Biotech Unternehmen Cambridge Bioscience für den Vertrieb ihres eigenen Produktportfolios in UK und Irland bekannt. Als Teil der Vereinbarung gewährt SYGNIS Cambridge Bioscience das nicht-exklusive Recht zur Vermarktung und zum Verkauf ihrer TruePrime Produktlinie für die Primer-freie Amplifikation ganzer Genome  sowie der SunScript thermostabilen Reversen Transcriptase für die Übersetzung von RNA-Molekülen in DNA an Kunden im weiten Feld der Molekularbiologie in UK und Irland. Cambridge Bioscience ist ein Anbieter modernster Produkte für die Life Science Forschung inklusive eines breiten Portfolios innovativer Produkte und Technologien für molekularbiologische Anwendungen wie NGS, Epigenetik, Genregulation, Klonen, DNA-Extraktion, -Aufreinigung, -Amplifikation und -Quantifizierung sowie State-of-the-Art Instrumenten.

 

GenMark Diagnostics GenMark Diagnostics (US3723091043) ist Anbieter von automatisierten, Multiplex molekulardiagnostischen Testsystemen zur Erkennung und Messung von DNA und RNA Targets die bei der Diagnose und Behandlung von Krankheiten helfen soll. Mit Hilfe der firmeneigenen eSensor Erkennungstechnologie wurde das eSensor XT-8 System entwickelt, um eine breite Palette an molekulardiagnostischen Tests mit kompakten Einweg-Testkartuschen zu ermöglichen.


 


Immunodiagnostics Systems ISIN GB00B01YZ052 WKN A0D9MS ist ein Spezialdiagnostik-Unternehmen, das auf die Erforschung und Entwicklung von Immunoanalyser-Technologien wie auch von Immunoassays spezialisiert ist. Als Immunoassay werden verschiedene Methoden bezeichnet, die zur Bestimmung selbst kleinster Mengen biologisch aktiver Substanzen durch eine Antigen-Antikörper-Reaktion dienen. Insbesondere bei der Herstellung von Immunoassay-Kits für die Bestimmung des Vitamin D-Status hat das Unternehmen eine führende Marktposition inne.

 

Meridian Bioscience Inc. ISIN  US5895841014 WKN 871583 ist ein Life-Science (Biowissenschaft)-Unternehmen, dass ein breites Spektrum diagnostischer Testkits, gereinigter Reagenzien und verwandte Produkte herstellt und vertreibt.

 

Entwicklungen:

Ein von der EURAC in Zusammenarbeit mit der Freien Universität Bozen neu entwickeltes mathematisches Verfahren vereinfacht die DNA-Forschung, genauer das Erfassen von DNA-Sequenzen. Während für diesen grundlegenden Analyseschritt bisher 20 Tage notwendig waren, schafft es die neue Methode in nur fünf Stunden. Die DNA besteht aus drei Milliarden Nukleinbasen, bekannt auch unter den vier Buchstaben A, C, G und T. Stellt man sich die DNA als Strang vor, sind die vier verschiedenen Basen, sprich Buchstaben in bestimmten Mustern darauf angeordnet. Sie bilden Sequenzen, die gemeinsam vererbt werden und sich mit Unterbrechungspunkten abwechseln, an denen die DNA neu kombiniert wird. Diese Unterbrechungen sind auch für die genetischen Unterschiede zwischen den Menschen verantwortlich. Für die Forscher ist es wichtig die einzelnen Unterbrechungspunkte zu erkennen, da somit DNA-Teile, die mit Erkrankungen zusammenhängen, schneller und genauer erfasst werden. Der nun entwickelte Algorithmus erkennt die einzelnen Unterbrechungspunkte sehr schnell.

Dies wird die oben beschrieben Entwicklung wohl rasant voranschreiten lassen.

 

Über Kommentare und Beiträge würde ich mich freuen.

 

 


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