Rekombinanter Antikörper

Ein rekombinanter Antikörper ist ein Antikörper – ein Protein mit immunologischer Aktivität –, der auf gentechnischem Weg erzeugt wird. Die Antikörperproduktion erfolgt durch Klonierung in Expressionsvektoren und Transformation in Wirtszellen. Als Wirtszellen sind derzeit Escherichia coli, Hefen und Pflanzen in Gebrauch. Im Gegensatz zur Herstellung monoklonaler und polyklonaler Antikörper ist für den Erhalt rekombinanter Antikörper keine Immunisierung notwendig. Die Nutzung von Versuchstieren bleibt aus.<ref>U. Bornscheuer: Vorlesung Biotechnologie II. (Memento vom 17. Februar 2007 im Internet Archive), Institut für Chemie und Biochemie, Universität Greifswald.</ref>

Rekombinante Antikörper spielen in Diagnostik und Therapie eine immer größere Rolle. Sie sind insbesondere für die Herstellung proteinogener Therapeutika unverzichtbar geworden.<ref>S. Dübel und A. Schmiedl: Rekombinante Antikörper und Phagendisplay. (Memento vom 31. Januar 2012 im Internet Archive) Institut für Biochemie und Biotechnologie, Technische Universität Braunschweig</ref>

Herstellung rekombinanter Antikörper

Klassischer Weise erfolgt die Herstellung von Antikörpern über die Immunisierung von Wirbeltieren (Hausziege, Hausschwein, Kaninchen etc.) mit einem Antigen. Das Antigen kann hierbei ein nahezu beliebiges Makromolekül oder ein Hapten (kleines Molekül mit Kopplung an ein Trägerprotein) sein. Hierbei werden im Allgemeinen polyklonale Antikörper erhalten.

Die Entwicklung der Hybridom-Technik erlaubt die Produktion monoklonaler Antikörper. Hieraus ergibt sich gleichzeitig ein erstes Verfahren zum Erhalt rekombinanter Antikörperfragmente. Durch rekombinante DNA- und RNA-Techniken kann die mRNA aus Hybridomazellen isoliert werden. Anschließend kann eine cDNA-Synthese und eine Amplifikation und Klonierung der den Antikörper codierenden Nukleotidsequenz erfolgen.<ref name="schleker">S. Schleker: Herstellung und Charakterisierung von rekombinanten Antikörpern und scFv-Fusionsproteinen zur Generierung Phytophthora infestans – resistenter Kartoffelpflanzen. Dissertation, RWTH Aachen, 2009, DNB 997138998.</ref> Da bei den klassischen Verfahren zur Antikörperherstellung gewisse Nachteile auftreten, wurde bereits recht früh versucht, Antikörper rekombinant in Bakterien herzustellen. Im Mittelpunkt standen hierbei jedoch ausschließlich Antikörper-Fragmente, die die spezifische Antigenbindungsstelle enthielten. Erst 1988 konnten die ersten AK-Fragmente funktionell in E. coli produziert werden.<ref name="lange">S. Lange: Etablierung von neuen Methoden zur Herstellung rekombinanter Antikörper und zur spezifischen Selektion von Antikörpervarianten im hohen Durchsatz. Institut für Technische Biochemie, Dissertation, Universität Stuttgart, 2002, DNB 965274241.</ref> Dies gelang durch Sekretion der Antikörper-Ketten in den periplasmatischen Raum der Zelle mit Hilfe N-terminaler Signalsequenzen. Hier findet die für die Proteinfaltung notwendige Ausbildung der Disulfidbindungen statt.

Chinese Hamster Ovary (CHO) Cells sind heute das weltweit am häufigsten verwendete Produktionssystem für rekombinante Antikörper, sie werden zum Beispiel zur Produktion von über 200 verschiedenen therapeutischen Antikörperprodukten eingesetzt.

Eine Alternative zur zeit- und kostenintensiven Hybridoma-Technik bietet die Phagendisplay-Technik. Sie kommt vollständig ohne Immunisierung und damit ohne die Nutzung von Versuchstieren aus. Sie ist geeignet zur Selektion hochspezifischer rekombinanter AK-Fragmente und Identifizierung des Epitopes in vitro, also außerhalb des lebenden Organismus. Zudem bot sie als erstes die Möglichkeit, komplett menschliche Antikörper zu gewinnen, welche beim therapeutischen Einsatz verträglicher sind als Tierprodukte.<ref name="schleker" />

Die in-vitro-Methode des Phagen-Display ermöglicht es heute auch, Antikörper komplett ohne Tierversuche herzustellen<ref>Dübel S. Can antibodies be "vegan"? A guide through the maze of today's antibody generation methods. MAbs. 2024 Jan-Dec;16(1):2343499. doi:10.1080/19420862.2024.2343499 https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/19420862.2024.2343499</ref><ref>EURL ECVAM Recommendation on Non-Animal-Derived Antibodies, EUR 30185 EN, Publications Office of the European Union, Luxembourg, ISBN 978-92-76-18346-4, p. 12-70 https://publications.jrc.ec.europa.eu/repository/handle/JRC120199</ref>.

Neben der Verwendung von Prokaryoten zur Produktion rekombinanter Antikörper wird intensiv an weiteren Produktionssystemen geforscht. Besonders untersucht werden derzeit Möglichkeiten, Pflanzen als solche nutzbar zu machen.<ref>BOKU, Institut für Molekulare Pflanzenphysiologie; (Online)</ref>

Therapeutische rekombinante Antikörper

Die Versuche zum Einsatz rekombinanter Antikörper zu Therapiezwecken waren anfangs nur bedingt erfolgreich. Vielfach wurden sie selbst als Antigene vom Organismus identifiziert und angegriffen. Dieses Problem ist in vielen Anwendungsfeldern inzwischen behoben, indem es gelang, die Antikörperfragmente an den Organismus anzupassen (Humanizing). Hier hat sich auch der Begriff des antibody engineering etabliert, der erahnen lässt, dass es sich bei der Anpassung von rekombinanten Antikörpern an die gewünschten Eigenschaften inzwischen mehr um ein ingenieurwissenschaftliches Vorgehen, als um ein klassisch-biologisches handelt. Es kommen Begriffe, wie Affinitätsreifung, Humanisierung, Design von Fusionsproteinen, Steigerung von Produktionsausbeuten zur Sprache.<ref>S. Dübel: @1@2Vorlage:Toter Link/www.bbt.tu-bs.deRekombinante Antikörper – Entdecke die Möglichkeiten. (Seite nicht mehr abrufbar. Suche im Internet Archive ) In: Laborjournal 6, 2005</ref><ref>Uniklinik Heidelberg, Nationales Centrum für Tumorerkrankungen (NCT): Rekombinante therapeutische Antikörper.</ref> Rekombinante Antikörper gelten als sehr zukunftsträchtig und kommen in immer mehr Bereichen der Medizin zum Einsatz. Es gibt bereits eine große Palette weltweit und auch in Deutschland zugelassener, rekombinanter Antikörper. Eine Übersicht hierzu bietet die Seite der Forschenden Pharmaunternehmen in Deutschland.<ref>vfa, Die forschenden Pharmaunternehmen: Zugelassene gentechnische Arzneimittel in Deutschland.</ref> Das Anwendungsspektrum zugelassener rekombinanter Antikörper reicht mittlerweile von der Diagnose und/oder Therapie verschiedener Krebsarten, über die Behandlung der Multiplen Sklerose, von Asthma und der Alzheimer-Krankheit. Besonders an der Behandlung letzterer wird im Hinblick auf die Verwendung rekombinanter Antikörper intensiv geforscht.<ref>Antikoerper-online; Alzheimer: Rekombinanter Antikörper zur Behandlung von Alzheimer.</ref>

Weiterführende Literatur

• Stefan Dübel, Frank Breitling, André Frenzel, Thomas Rostock, Andrea L. J. Marschall, Thomas Schirrmann, Michael Hust: Rekombinante Antikörper. Lehrbuch und Kompendium für Studium und Praxis. 2. Auflage. Springer Spektrum, Berlin 2019, ISBN 978-3-662-50275-4, doi:10.1007/978-3-662-50276-1. 
• Jürgen Krauss: Recombinant antibodies for the diagnosis and treatment of cancer. In: Molecular Biotechnology. Bd. 25, Nr. 1, 2003, doi:10.1385/MB:25:1:1, S. 1–17, PMID 13679630 (Review).
• Christelle Souriau, Peter J. Hudson: Recombinant antibodies for cancer diagnosis and therapy. In: Expert Opinion on Biological Therapy. Bd. 3, Nr. 2, 2003, ISSN 1471-2598, S. 305–318, PMID 11728219 (Review).
• Peter J. Hudson: Recombinant antibodies: a novel approach to cancer diagnosis and therapy. In: Expert Opinion on Investigational Drugs. Bd. 9, Nr. 2000, S. 1231–1242, doi:10.1517/13543784.9.6.1231. PMID 11060739 (Review).
• Peter J. Hudson: Recombinant antibody constructs in cancer therapy. In: Current Opinion in Immunology. Bd. 11, Nr. 5, 1999, S. 548–557, PMID 10508712 (Review).
• Peter J. Hudson: Recombinant antibody fragments. In: Current Opinion in Biotechnology. Bd. 9, Nr. 4, 1998, ISSN 0958-1669, S. 395–402, PMID 9720265 (Review).

Einzelnachweise

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