Life Sciences Innovations

Neues aus der Biotech-Branche

Von der Neubewertung der ALS über die Entdeckung der Chloroplasten bis zum Unternehmens-Rekordumsatz
Schwefelbakterien leben oft in Ketten zusammen. In ihrem 16S-r-RNA-Gen fanden Bremer Wissenschaftler um Dr. Verena Salman vier vorher unbekannte Introns (Bild: Salman).
Wissenschaftlern der TU München glückte eine neue Untersuchung, mit deren Hilfe möglicherweise die Ursachen der heimtückischen Krankheit Amyotrophe Lateralsklerose (ALS) besser aufgeklärt werden können. Neben weiteren Berichten zur Biotechnologie wird der im Jahr 2011 erstmals erzielte Umsatz von 100 Mio. Euro des als solide bekannten Münchener Biotec-Unternehmens Morphosys einer näheren Betrachtung unterzogen.

Bisher war man davon ausgegangen, dass es sich bei der ALS (Amyotrophe Lateralsklerose) um ein Transportproblem zentraler Zellbestandteile des Stoffwechsels handelt. Dieses lässt die Axone von motorischen Neuronen verkümmern. Diese Zellen sind wiederum für die Muskelbewegungen verantwortlich. Fallen diese motorischen Zellen zunehmend aus, entwickeln die betroffenen Patienten verschiedene, schwerwiegende Krankheitsbilder: Sie können nicht mehr richtig gehen, entwickeln außerdem Sprech- und Schluckstörungen. Im weiteren Krankheitsbild führt dies zu einer Reduzierung der Koordination von Arm- und Handmuskulatur, was die Patienten zusätzlich einschränkt. Herausragend ist ein unkontrolliertes Lachen oder Weinen (Pseudobulbäraffekt), das als plötzliches, der Situation völlig unangemessenes Verhalten bezeichnet wird. Nach nur 3...5 Jahren sterben diese Patienten oft an einer Lungenentzündung, die durch die zunehmenden Schluckbeschwerden sowie Lähmungserscheinungen der Atmungsmuskulatur begünstigt wird.

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Auf einigen Inseln des Pazifiks wie Guam oder in West-Neuguinea sowie in Japan tritt diese tödlich verlaufende Erkrankung gehäuft auf, d.h. bei bis zu 1 pro Tausend Einwohnern. Da diese Personengruppen genetisch voneinander unabhängig sind, kommen als Erkrankungsgrund auch Umweltfaktoren in Frage. Doch die bisher angegebene Erklärung, dass Mitochondrien, die für den Stoffwechsel und den Stoffwechsel-Austausch verantwortlich sind, nicht mehr an ihren Bestimmungsort gelangen und sich die Krankheit dadurch weiter verbreitet, genügte Prof. Thomas Misgeld und seinen Kollegen von der TU München nicht. Sie fanden erst vor wenigen Wochen heraus, dass die eingeschränkten Bewegungen der Mitochondrien und das Absterben der Axon-Zellen voneinander unabhängige Prozesse darstellen können. In Kooperation mit Martin Kerschensteiner (LMU München) führte Misgeld in Tiermodellen verschiedene Testverfahren mit genetischen Mutationen durch, die beim Menschen ALS auslösen. Sie nutzten dabei ein neues, selbst entwickeltes Mikroskopierverfahren, um die Organellen im Axon mittels genetischer Verfahren zu markieren und unter speziellen Zeitraffer-Mikroskopen live zu beobachten.

Die Müchner Wissenschaftler berichteten weiter, dass sie verschiedene ALS-Varianten untersuchten. Im Resultat fanden sie heraus, dass an sich verschiedene Modelle auch unterschiedliche Reaktionen zeigten und somit die bisher gängige Theorie wenn nicht ad absurdum, so doch zumindest offen in Frage stellen. Nach Misgeld sind nämlich für die eingeschränkte Beweglichkeit der Zellorganellen einerseits und das Absterben der Axone andererseits unterschiedliche Mechanismen verantwortlich. Dies sei insbesondere für zukünftige Therapiepläne von Bedeutung.
Entscheidend sei, dass ihre neuen Erkenntnisse für neue ALS-Studien nutzbar gemacht werden ebenso wie für andere neurodegenerativen Erkrankungen wie Morbus Alzheimer oder Chorea Huntingdon. Die neuen Daten zeigten, dass eine Normalisierung des Zelltransports allein wahrscheinlich nicht ausreicht, um die Neurone vor dem Untergang zu bewahren.

Entzifferung des Algengenoms und Chloroplasten

Stück für Stück erschließt sich uns die Geschichte von der Entstehung der Lebewesen auf unserem Planeten. Ein wichtiger Meilenstein auf diesem Weg war zweifelsohne die Integration einer Blaualge – besser bekannt als Cyanobakterium – in das Genom eines Einzellers. Zu jener Zeit gab es noch keinen freien Sauerstoff, der zumindest für die Ausbreitung des Lebens auf der Erde benötigt wurde. Was an Sauerstoff vorhanden war, galt bestenfalls als Teil eines Lebensprozesses, der jedoch nicht nach Bedarf frei verfügbar war wie der Sauerstoff für uns Menschen heute. Das Leben bestand lediglich aus winzigen Mikroorganismen. Einige dieser Bakterien erlangten die Fähigkeit, das Sonnenlicht als Energiequelle zu nutzen.

Um die weitere Evolution zu erklären, berichten Wissenschaftler der Rutgers University in New Brunswick gemeinsam mit fünf deutschen Bioinformatikern in Science (17.2.2012), „verspeiste“ die Blaualge vor rund 1,3 Mrd. Jahren ein solches photosynthetisches Cyanobakterium. Dieses gelangte zwar in ihren Schlund, wurde dort jedoch nicht verdaut, sondern begünstigte dieserarts eine Symbiose, die sich in und für die Evolution als überaus wertvoll erwies. Die Endosymbionten-Theorie insgesamt erklärt die Entstehung der Chloroplasten der Landpflanzen auf eine durchaus in sich schlüssige Weise. Über 300 000 Pflanzenarten bildeten sich nach und nach heraus und formten auf diese Weise das Antlitz der Erde.

Zwar gab und gibt es immer noch Pessimisten, die am Fortschritt von Theorie und Praxis zweifeln und sich fragen, ob der Fortschritt tatsächlich aus einer zufälligen Konstellation im Universum entstand. Doch den neuen Gegenbeweis für die Richtigkeit dieser Theorie lieferte nun dieses internationale Wissenschaftler-Team, das herausfand, dass sich eine solche Verdauungsstörung in jenen frühen Tagen des ersten Lebens tatsächlich zugetragen hatte. Den schlagenden Beweis hierfür lieferte eine umfangreiche Genom-Analyse eines Glaukophyten. Diese Glaukophyten verdanken ihre Entstehung ebenso wie die Blau- und Grünalgen einer solchen Verdauungsstörung, will sagen: einem in ihrem Körper zurückgebliebenen Lebewesen namens Cyanobakterium. An den Zellwänden dieses einverleibten Cyanobakteriums besitzt die kleine Süßwasseralge Cyanophora paradoxa sog. Peptidoglykane, was sie von den Organismen der beiden Schwestergruppen unterscheidet. Somit lässt sich Folgendes feststellen: Bei der untersuchten primären Endosymbiose nahm ein Eukaryont ein Cyanobakterium auf, bei sekundären Endosymbiosen werden Eukaryonten aufgenommen. In beiden Fällen wird das inkorporierte Zellorganell, das dem Lebewesen nun die Photosynthese ermög-licht, als Plastid bezeichnet.

Im Ergebnis macht es die Genomanalyse, d.h. exakt die Sequenzbestimmung, möglich, Rückschlüsse auf die Evolution von Eiweißmolekülen zu ziehen. Jürgen Steiner, Martin-Luther-Universität Halle, der an dieser wissenschaftlichen Arbeit beteiligt war, erläutert: „Wir haben im Kerngenom dieses Lebewesens rund 28 000 Proteingene gefunden und konnten darauf aufbauend Protein-Stammbäume darstellen.“ Aus der Auswertung dieser Abstammungslinien wie auch aus dem Vergleich von Rot- und Grünalgen ergibt sich folgender Schluss: Die Plastiden der Glaukophyten wie auch der beiden Schwestergruppen haben einen gemeinsamen Ursprung. Und, was fast noch wesentlicher erscheint: die Aufnahme im Körper der Süßwasseralge erfolgte nur ein einziges Mal. Dies bedeutet, dass alle Lebewesen dieser Gruppe einen gemeinsamen Urahn besitzen.

An diesem phylogenetischen Puzzlespiel beteiligten sich auch die Wissenschaftler Stefan Rensing und Aikaterini Symeonidi, Uni Freiburg, mit ihren Untersuchungen per PC. Mittels weiterer Analysen konnten sie Verunreinigungen der Gensequenzen erkennen und aussortieren – und dieserarts entscheidend zur Bestätigung der Hypothese von der einmaligen Verdauungsstörung beitragen. Ungeklärt bleiben vorerst die Verwandtschaftsbeziehungen zwischen Grünalgen, Rotalgen sowie den Glaukophyten. Die Analyse von 60 Genen, die nicht in den drei Species integral vorhanden waren, er-gab, dass 24 von ihnen nur in Glaukophyten und Grünalgen, 10 nur in Glaukophyten und Rotalgen und 26 nur in Rot- und Grünalgen vorkamen. Auf dieser Basis könne kein echter Stammbaum erstellt werden, folgerten die Freiburger Wissenschaftler.

Bakterielles r-RNA-Gen von Introns durchsetzt

Es gibt aber auch leichter „verdauliche“ Informationen: So umfasst das bakterielle Markergen 16S-r-RNA nicht nur codierende DNA, sondern auch nicht-codierende Stücke. Dies war bisher der Aufmerksamkeit der Wissenschaftler entgangen. Wissenschaftler um Verena Salman vom Max-Planck-Institut für marine Mikrobiologie, Bremen, sowie der University of Albany, State University of New York/Albany, haben nun diese Introns nachgewiesen, als sie die 16S-r-RNA der großen Schwefelbakterien untersuchten. Das Gen 16S-r-RNA codiert für die kleinere der beiden Untereinheiten eines Ribosoms. Interessant ist dieses Gen aber auch aus einem anderen Grund: Mit ihm lassen sich stammesgeschichtliche Verwandtschaften der Bakterien untersuchen. Das Gen für die ribosomale Ribonukleinsäure 16S-r-RNA ist in allen Lebewesen vorhanden und steuert eine wichtige zell- erhaltende Funktion.

Salmans Arbeitsgruppe in Bremen wies nun nach, dass das r-RNA-Gen der gro- ßen Schwefelbakterien an bis zu vier Stellen durch DNA-Zwischenabschnitte unterbrochen ist. Da die Introns bis zu mehreren Hundert Basenpaare lang sind, verlängern sie dieses Gen deutlich. Dr. Salman erläuterte: „Wir haben bis zu 3500 Basenpaare lange r-RNA gefunden. Die DNA ist zum großen Teil nicht-codierend, enthält andernorts aber auch den Bauplan für Enzyme, mit deren Hilfe sich das Intron an andere Stellen des Genoms versetzen kann. In den Bakterien selbst übernehmen die Introns keinerlei Funktionen, entfernen sich jedoch von selbst, wenn die Ribosomen gebildet werden. Für die Mikrobiologen ist diese Entdeckung jedoch von größerer Bedeutung, weil diese Introns auch in der r-RNA anderer Bakteriengruppen vorkommen.“ Diese möchte Verena Salman zunächst identifizieren, um danach neue Strategien zur Biodiversität zu entwickeln, die auch die langen r-RNA-Sequenzen einschließen.

Herstellung von Biogas für Autos

Die Linde Engineering GmbH, Dresden, erwarb ein interessantes Portfolio zur Herstellung von Synthesegas aus holzhaltigen Abfällen und Stoffen. Es handelt sich um die Carbo-V-Technologie der in die Insolvenz geschlitterten Choren Industries GmbH, Freiberg, Sachsen. Die Choren Industries hatte um 2009 große Aufmerksamkeit erregt, als es ihr gelang, im Großmaßstab Pkws mit einem Biogas zu „füttern“, das aus Holz bzw. Holzabfällen hergestellt wurde. Zunächst wird die Biomasse zu einem Schwelgas sowie Biokoks umgesetzt, aus dem danach in einem weiteren Schritt ein teerfreies Synthesegas gewonnen wird. Daraus wird BtL-Kraftstoff (Biomass-to-Liquid) gebildet. Nach Auffassung des Insolvenzverwalters besteht nun eine realistische Chance, dass die von Choren Industries GmbH entwickelte Carbo-V-Technologie weiter entwickelt wird und Marktreife erhält. Zunächst wolle man die Technologie weiterentwickeln. Anschließend soll, wie Jörg Linsenmeier, Geschäftsführer der Linde Engineering GmbH, Dresden, mitteilte, die Carbo-V-Technologie im Lizenzverfahren oder im Anlagenbau für kommerzielle Projekte zur Verfügung stehen. In die Insolvenz geriet das junge Freiberger Unternehmen bei der Beschaffung von Finanzmitteln für die Inbetriebnahme der Synthesegas-Demonstrationsanlage. Zwar erhielt Choren seit 1990 mindestens 30 Mio. Euro Fördermittel, davon ca. 13 Mio. aus dem europäischen Fonds für Regionalentwicklung, jedoch habe die Firma nach Auffassung des MDR die Unternehmenszahlen geschönt, um dadurch noch mehr Fördermittel zu erhalten. Ein wirtschaftlich lukratives Geschäft sei das Carbo-V-Verfahren im Augenblick jedenfalls noch nicht. Von zuvor 290 Mitarbeitern sollen ca. 65 vorerst weiter beschäftigt werden.

Ein Traumergebnis – kritisch hinterfragt

Die Morphosys AG, München-Martinsried, gehört zu den bedeutendsten Bio- bzw. Pharmatec-Unternehmen Deutschlands. Das vor ca. 20 Jahren gegründete Biotec-Unternehmen spezialisierte sich auf die sog. HuCAL-Technologie, die die Entwicklung von neuen Medikamenten auf der Basis von Antikörpern umfasst. Inzwischen befinden sich 20 verschiedene Wirkstoffe in der klinischen Prüfung, davon gehören vier Kandidaten zum firmeneigenen Portfolio. Hier handelt es sich um vier Medikamenten-Kandidaten gegen rheumatoide Arthritis, multiple Sklerose, chronisch-lymphatische Leukämie sowie das multiple Myelom. Den großen Hub von ca. 40 Mio. Euro auf über 100 Mio Euro erbrachte jedoch eine Meilenstein-Zahlung des Basler Pharmaunternehmens Novartis AG.

So sehr man bei Morphosys über diese Entwicklung erfreut war, desto schwerer wird das Biotec-Unternehmen die Tatsache treffen, dass im laufenden Jahr 2012 keine solche Meilenstein-Zahlung eines anderen Pharma-Unternehmens in Martinsried eintreffen wird. Fast zwangsweise wird sich eine Verschlechterung des Jahresumsatzes ebenso wie des Jahresergebnisses per 31.12.2012 einstellen. Die Unternehmensleitung rechnet für das laufende Jahr mit einem Umsatzrückgang auf ca. 75...80 Mio. Euro sowie einen Netto-Gewinn von noch 1...5 Mio. Euro. Am 1. März 2012 führte das Biotec-Unternehmen vormittags eine Telefon-Konferenz zu den Wirtschaftsdaten für die Fachpresse durch, am Nachmittag folgte ab 14 Uhr eine Analysten-Konferenz in englischer Sprache.

Richard E. Schneider*)
*) Wissenschaftsjournalist, Brunnenstr. 16, 72074 Tübingen, Tel. 07071 253015.

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