Proteinsynthese

Die Produktion von rekombinanten Proteinen stellt eines der Kernthemen der heutigen Biotechnologie und der pharmazeutischen Industrie dar. Jedes Protein benötigt individuell adaptierte Produktionsprozesse, um neben höchster Qualität auch eine maximale Ausbeute gewährleisten zu können. Unser Institut verfügt über langjährige Expertise in der Produktion rekombinanter Proteine und der zugehörigen Prozessoptimierung. Neben der konventionellen, zellbasierten Produktion liegt unsere Spezialisierung vor allem in der zellfreien Proteinsynthese. Diese Methode ermöglicht nicht nur eine schnellere Produktionszeit und macht den Syntheseprozess ökonomisch, der Prozess wird auch flexibler und besser steuerbar. Außerdem ermöglicht diese Technologie die Produktion von sonst schwer herstellbaren Proteinen, wie Membranproteinen oder zytotoxisch wirkenden Proteinen.

Schüttler im Labor
© Fraunhofer IZI-BB

Möglichkeiten für zellbasierte Produktionsprozesse am Fraunhofer IZI-BB. Diverse Möglichkeiten der Kultivierung von eukaryotischen Zellen von Schüttelkolben bis Benchtop (1 l und 5 l) (Bühnenbild - Pilotscale 30l) Fermentationsprozessen. Die Auswahl der Kultivierungsart wird an die jeweilige Anwendung und Entwicklung angepasst.

Proteinsynthese
© Fraunhofer IZI-BB

Entwicklung und Evaluierung von Proteinproduktionsprozessen angepasst an die individuellen Bedingungen eines erwünschten Zielproteins. Am Fraunhofer IZI-BB sind neben konventionellen, zellbasierten Proteinproduktionssystemen (linker Teil der Abbildung) spezialisierte zellfreie Proteinsyntheseplattformen (rechter Teil der Abbildung) vorhanden, die eine schnelle und parallelisierte Synthese von Proteinen ermöglichen. Die Auswahl der Methode erfolgt abhängig von der zukünftigen Anwendung und den Charakteristiken der Proteine.

Leistungsangebote:

  • »in vivo« versus »in vitro« (zellbasiert versus zellfrei): Vergleiche von Gensequenzen, Promotersequenzen, Signalpeptiden und Reinheitsmarkern für eine Verbesserung und Beschleunigung von industriellen Produktionspipelines
     

Zellbasierte Synthese

  • Nutzung von eukaryotischen Zelllinien (CHO,humane Zelllinien, Sf21) zur rekombinanten Proteinproduktion
  • Evaluation verwendeter Transfektionsmethoden zum Erhalt von hohen Expressionsraten von Zielproteine
  • Entwicklung stabiler Zelllinien für gewünschte Prozesse mittels verschiedener Klonselektions- und Genintegrationsmethoden (z.B. CRISPR Cas)
  • Hochskalierung von Fermentationsprozessen für die rekombinante Proteinproduktion bis zum Pilotmaßstab
     

Zellfreie Synthese

  • Zellfreie Synthese von Membranproteinen und toxischen Proteinen
    • Nanodisks zur Einbettung von Membranproteinen
    • Schnelle, funktionelle Analyse von Ionenkanälen, Transporterproteinen und porenbildenen, toxischen Proteine direkt nach der Synthese  durch elektrophysiologische Methoden in planaren Doppellipidschichten 
  • Maßgeschneiderte Zellfrei-Systeme für kundenspezifische Anwendungen
  • Prokaryotische zellfreie Systeme basierend auf E.coli - Lysaten
  • Eukaryotische zellfreie Systeme basierend auf CHO, Sf21 und K562 Zelllysaten
  • Hochskalierung der Zellfreisysteme für die Produktion und Aufreinigung von medizinisch relevanten Proteinen
  • Entwicklung neuer HTS-Methoden und HTS-kompatibler Systeme für Screening-Anwendungen
  • Kundenspezifische Anpassung von Zelllinien für maßgeschneiderte Zellfrei-Systeme