Hefe kann jetzt menschliche DNase1 produzieren

Das menschliche Protein, das unter anderem gegen Mukoviszidose eingesetzt wird, wird derzeit nur mit erheblichem Aufwand und Geld in Säugetierzellen hergestellt. Das Protein DNase1 ist einer der ältesten biologischen Wirkstoffe der Geschichte: Es ist seit 1958 auf dem Markt und wird heute unter anderem zur Behandlung von Mukoviszidose eingesetzt. Allerdings ist die Herstellung in immortalisierten Hamsterzellen mit erheblichem Aufwand verbunden. Auch dieses Verfahren ist kostenintensiv. Die Herstellung mit anspruchslosen Hefezellen wäre weitaus kostengünstiger. Dies ist einem Team um Dr. Markus Napirei in der Abteilung für Anatomie und Molekulare Embryologie der Ruhr-Universität Bochum unter der Leitung von Professorin Beate Brand-Saberi erstmals gelungen. „Dies ist das Ergebnis jahrelanger Arbeit und könnte den Grundstein für die Herstellung menschlicher DNase1 in Hefe als biologisches Mittel legen“, sagte er. sagt der Forscher. Die Arbeit wurde am 29. April 2025 in der Zeitschrift PLOS ONE veröffentlicht. Der Hefepilz Pichia pastoris ist ein beliebtes Hilfsmittel zur Herstellung therapeutisch wirksamer biologischer Wirkstoffe. Die genetische Information des gewünschten Proteins wird über ein künstliches, im Labor hergestelltes DNA-Molekül mit einem elektrischen Impuls in die Hefezellen implantiert. Die Hefezellen bauen dieses Molekül dann stabil in ihr Genom ein, lesen es ab und setzen das darin kodierte Protein frei. „Die Vorteile von Hefen gegenüber Säugetierzellen sind kostengünstige Kulturbedingungen, eine hohe Reproduktionsrate ohne die Notwendigkeit, Zellen zu immortalisieren, und eine geringere Anfälligkeit für Krankheitserreger“, sagt er. erklärt Napirei. In seiner von Napirei und Professor Hans Georg Mannherz betreuten Doktorarbeit konnte Jan-Ole Krischek erstmals menschliche DNase1 in Pichia pastoris exprimieren, reinigen und charakterisieren. Die Forscher waren überrascht, dass die Hefe deutlich weniger menschliche DNase1 produzierte als die als Leitfaden herangezogene Maus-DNase1, obwohl beide Proteine ​​82 Prozent ihrer Primärstruktur gemeinsam haben. „Dies ist zum Teil auf das spezifische Faltungsverhalten der beiden Proteine ​​zurückzuführen“, sagt er. sagt Napirei. Im Hinblick auf biochemische und funktionelle Eigenschaften dient Maus-DNase1 gewissermaßen als Modell für die derzeit in der Entwicklung befindlichen pharmakologisch angepassten Isoformen menschlicher DNase1. DNase1 ist ein Protein, das in Körpersekreten und -flüssigkeiten vorkommt. Sein Zweck besteht darin, zellfreie DNA abzubauen, die der Körper dann entsorgen oder recyceln kann. Der Körper kann an verschiedenen Stellen DNA aus seinen eigenen Zellen und Mikroorganismen freisetzen, die unter bestimmten Umständen Krankheitssymptome hervorrufen, wie sie beispielsweise bei Mukoviszidose auftreten. Diese Krankheit führt zu zähem Bronchialschleim, der auch DNA enthält. Das menschliche Enzym DNase1 wird seit 1993 aus Eierstockepithelzellen von Hamstern hergestellt und vermarktet. Die inhalierte DNase1 verflüssigt den DNA-beladenen und dadurch zähen Bronchialschleim, was das Abhusten erleichtert. DNase1 könnte möglicherweise auch bei anderen pathologischen Prozessen eingesetzt werden.