Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGBInterferon-gamma (IFN-gamma) ist aufgrund seiner vielfältigen biologischen Aktivitäten, die das menschliche Immunsystem beeinflussen, als Therapeutikum für verschiedene Krankheitsbilder interessant. Ein Nachteil für die therapeutische Anwendung ist die geringe thermische Stabilität des IFN-gamma-Proteins und seine Neigung zur Inaktivierung durch Aggregation.
Interferon-gamma-Variante HS mit erhöhter thermischer Stabilität
Fig. 1: Struktur des humanen Interferon-gamma.
Im Gegensatz zu den meisten Zytokinen besitzt das natürliche menschliche IFN-gamma keine Disulfidbrücken. Ziel des Projektes war es, durch gentechnische Modifikation stabilisierende Disulfidbrücken zu generieren, die die Gesamtstruktur des Proteins möglichst wenig verändern.
Technologie
Über Computer-Modelling wurden aus der bekannten räumlichen, dreidimensionalen Struktur des IFN-gamma-Proteins Insertionsstellen für Disulfidbrücken mit präziser Geometrie errechnet. Durch gerichtete Modifikation des IFN-gamma-Gens wurden diese Varianten gentechnisch hergestellt.
Ergebnisse
Insgesamt wurden vier verschiedene IFN-gamma-Varianten mit jeweils zwei Disulfidbrücken hergestellt. Die neue Variante IFN-gamma-HS war gegenüber dem Wildtyp IFN-gamma stark thermisch stabilisiert (Schmelzpunkt von 52 °C auf 68,5 °C) und neigte zu deutlich weniger Aggregation. Die biologischen Aktivitäten waren gegenüber dem Wildtyp IFN-gamma unverändert hoch. Die Pharmakokinetik dieser Variante wird derzeit im Tiermodell untersucht.
Die Forschungsarbeit wurde von der Internationalen Interferon- und Zytokingesellschaft (ISICR) 1997 mit einem Preis ausgezeichnet.
Patent
Das Basispatent für IFN-gamma hält die Firma Genentech, USA bis zum Jahr 2002. Ein fünfjähriges Schutzzertifikat ist anschließend möglich. Die hier vorgestellte IFN-gamma-HS-Variante ist in Europa und Nordamerika zum Patent angemeldet. In Deutschland wurde das Patent (195 35 853.8-43) bereits erteilt.