Genomforscher des Bielefelder Universitätszentrums für Biotechnologie haben 2013 in Kooperation mit der Universität Wien und zwei großen forschenden Pharmaunternehmen das Genom des chinesischen Hamsters entschlüsselt. Es besteht aus rund 2,3 Milliarden Basenpaaren und ist damit in etwa so groß wie das menschliche Erbgut(1) .

(© Boehringer Ingelheim)
Für die gentechnische Produktion von Wirkstoffen für Biopharmazeutika werden in der Regel verschiedene Bakterien, Hefen sowie einige Säugetierzellen verwendet. Dabei ist bei der Wahl des Produktionsorganismus entscheidend, was genau hergestellt werden soll. Denn manche Proteinwirkstoffe benötigen, um funktionstüchtig zu sein, zusätzlich zu ihrem Grundgerüst aus Aminosäuren auch angehängte Zuckermoleküle. Bakterien können diesen Verzuckerungsschritt nicht ausführen. Dies können nur Zellen, die den menschlichen ähnlicher sind, wie beispielsweise verschiedene Säugetierzellen. Diese stellen allerdings deutliche höhere Ansprüche an ihre Kulturbedingungen und vermehren sich außerdem langsamer als Bakterien.

Unter den Säugetierzellen werden am häufigsten CHO-Zellen verwendet. CHO steht für „Chinese Hamster Ovary“. Diese Zellen stammen alle von einem einzigen Hamster aus den fünfziger Jahren von der Universität Denver in den USA ab. Die Wissenschaftler beschrieben ihre Kultivierungsergebnisse damals dahingehend(2) , dass in Kultur gehaltene Zellen aus Lunge, Niere, Milz und dem Ovar des chinesischen Hamsters sich ausgezeichnet vermehrt hätten. Und dass die aus dem Ovar stammenden Zellen sogar länger als 10 Monate in Kultur gehalten werden konnten, ohne dass ihre Vermehrungsrate nachgelassen oder sich die Morphologie der Zellen verändert habe. Was die Wissenschaftler damals sicherlich keineswegs absehen konnten ist, dass aus den 10 Monaten inzwischen mehr als 50 Jahre geworden sind und bisher kein Ende absehbar ist. Bisher wurde nach vfa-Recherchen rund ein Drittel der gentechnisch hergestellten Wirkstoffe der in Deutschland zugelassenen 170 Biopharmazeutika in CHO-Zellen produziert(3) .

Die Forscher des internationalen Konsortiums haben in dem aktuellen Entschlüsselungsprojekt ein neues Verfahren angewandt, bei dem die elf Chromosomenpaare des Hamstergenoms einzeln sequenziert wurden. Dies hat die Auswertung der extrem großen Datenmengen deutlich erleichtert. Besonders große Herausforderungen stellte die anschließende Zusammensetzung der über 1,4 Billionen kurzen DNA-Sequenzen zu einzelnen Chromosomen-Gesamtsequenzen dar. Diese Kombinationsarbeit konnte nur durchgeführt werden, weil entsprechend leistungsstarke große Rechner zur Verfügung standen.

Die Genomsequenz des chinesischen Hamsters steht den Forschern weltweit für ihre Fragestellungen zur Verfügung. Es ist anzunehmen, dass die Produktion von Biopharmazeutika in dieser etablierten Zelllinie, basierend auf den neuen Daten, weiter optimiert werden kann.


Literatur:
(1) Brinkrolf et al., Chinese hamster genome sequenced from sorted chromosomes, Nature Biotechnology, 2013, Vol. 31, 694-695
(2) Puck et al, Genetics of somatic mammalian cells, Journal of Experimental Medicine, 1958, Vol. 108, 945-956
(3) Recherchen des vfa: https://www.vfa.de/de/arzneimittel-forschung/datenbanken-zu-arzneimitteln/amzulassungen-gentec.html