Neben zwei neuen Spezialforschungsbereichen, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster (SFBs) fördert der Wissenschaftsfonds FWF auch eine FWF Forschungsgruppe mit Beteiligung der TU Wien. Die Forschungsgruppe mit der Nummer 12 widmet sich der integrierten und digitalisierten Produktion von Protein-Therapeutika. Durch den Wiener Wissenschafts-, Forschungs- und Technologiefonds WWTF wird weiters ein Projekt gefördert, das sich mit der Umwandlung von chemischer Reaktivität in biologisch auslesbare Information befasst, um Moleküle bereits in geringsten Mengen nachweisen zu können.

Maßgeschneiderte Therapeutika

Biopharmazeutika werden in Zellkulturen hergestellt, was den Prozess nur schwer kontrollierbar macht. Ziel der FWF Forschungsgruppe ist es daher, Biopharmazeutika und deren Herstellungsprozess besser zu verstehen, um Sicherheit und Wirksamkeit der Wirkstoffe zu gewährleisten. Ruth Birner-Grünberger und Christoph Herwig von der TU Wien untersuchen nun gemeinsam mit Christian Huber von der Universität Salzburg, wie sich verschiedene Parameter auf die Qualität des Endproduktes auswirken. Da die Qualität stark von den Bedingungen abhängt, unter denen die Wirtszellen kultiviert werden, sind strenge Prozesskontrollen erforderlich. „Wir werden den Einfluss der Prozessparameter auf die molekularen Eigenschaften der therapeutischen Proteine genauestens untersuchen. Außerdem werden wir die Veränderungen der Wirtszellen auf Protein- und Stoffwechselprodukt-Ebene mittels Proteomik und Metabolomik analysieren, um die Prozessparameter mit den molekularen Eigenschaften der therapeutischen Proteine funktionell zu verknüpfen“, erklärt Ruth Birner-Grünberger.

„Modellierungsansätze können uns dann dabei helfen, das Prozessverständnis zu erfassen und es in digitale Zwillinge umzusetzen, die wir dann für robuste Kontrollstrategien einsetzen können. Die computergestützte Modellierung basiert schließlich auf der einzigartigen Kombination von umfassenden Prozess- und Analysedaten sowie mehreren molekularen Eigenschaften der therapeutischen Proteine, um dann schlussendlich die Produktqualität und damit die Patientensicherheit zu gewährleisten“, so Christoph Herwig. Die Forschenden versprechen sich nicht nur eine hohe Produktqualität und -sicherheit, auch ließe sich das Verständnis von Bioprozessen verbessern, was nicht zuletzt Kosten spart. Mit den Modellierungen lassen sich außerdem maßgeschneiderte Arzneimittel besser kontrollieren, wie sie zunehmend in der personalisierten Medizin Anwendung finden.

Molekulare Übersetzung

An der Schnittstelle von Chemie und Biologie arbeiten Forschende in einem WWTF-geförderten Projekt daran, chemische Information in ein biologisch auslesbares Signal umzuwandeln und dadurch zu verstärken. Zur Entwicklung von diagnostischen und therapeutischen Verfahren ist es notwendig, Substanzen auf molekularer Ebene zuverlässig identifizieren und lokalisieren zu können. „Unsere Methode basiert auf einer hochselektiven schnellen Reaktion, wodurch eine minimale chemische Veränderung in biologisch auslesbare Information umgeschrieben, also ‚übersetzt‘, und damit verstärkt werden kann. Dadurch könnten wir Substanzen bereits in geringsten Mengen nachweisen und beispielsweise feststellen, ob diese tatsächlich von Krebszellen aufgenommen wurden“, erklärt Hannes Mikula. Gemeinsam mit Marion Goldeck von der Medizinischen Universität Wien und Jonathan Carlson vom Massachusetts General Hospital und der Harvard Medical School erforscht der TUW-Wissenschaftler, wie sich chemisch modifizierte zirkuläre Nukleotide aktivieren und für die molekulare Übersetzung nutzen lassen. Dieses hochselektive Verfahren soll es zudem ermöglichen, neue Einblicke in biologische Prozesse zu erlangen.

Kontakt

Univ.Prof. Ruth Birner-Grünberger
Forschungsbereich Imaging und Instrumentelle Analytische Chemie
Technische Universität Wien
+43 1 58801 15640
ruth.birner-gruenberger@tuwien.ac.at

Univ.Prof. Christoph Herwig
Forschungsbereich Bioverfahrenstechnik
Technische Universität Wien
+43 1 58801 166400
christoph.herwig@tuwien.ac.at

Assistant Prof. Hannes Mikula
Forschungsgruppe Molekulare Chemie und Chemische Biologie
Technische Universität Wien
+43 1 58801 163 99
hannes.mikula@tuwien.ac.at

Text: Sarah Link