Proteinfabrik Kartoffel

von Christina Hohmann, Eschborn

Ein junges Kieler Unternehmen benutzt Pflanzen als Bioreaktoren: In transgenen Kartoffeln stellt es eine neue Klasse von Antibiotika, die so genannten Defensine, her.

"Wir wollen Biomoleküle für die pharmazeutische Anwendung in Pflanzen produzieren", sagt der Geschäftsführer der Planton GmbH, Michael Kleine. Die Methode ist denkbar einfach: Die Wissenschaftler schleusen ein menschliches Gen in Kartoffelzellen ein und ziehen aus den so veränderten Zellen transgene Organismen. In diesen Kartoffeln ist das Fremdgen aktiv und die Zellen der Pflanze bilden das humane Protein, das dann aus der Knolle isoliert werden kann. Die Wissenschaftler hoffen, auf diese Weise das neue Antibiotikum in Zukunft großtechnisch herstellen zu können.

Einer der so produzierten Stoffe ist das Human-Beta-Defensin-a 2 (HBD-a 2), das zu der kleinen Gruppe von kationischen antimikrobiellen Peptiden - den Defensinen - zählt. Sie sind Teil der angeborenen, nichtadaptiven Immunität des Menschen. Sie wurden aber auch schon bei Pflanzen, Insekten, Fröschen und einigen Säugerarten nachgewiesen. Außer in Alveolarmakrophagen, in denen sie entdeckt wurden, kommen sie auch in verschiedenen weiteren Epithelien vor.

Antibiotika auf unserer Haut

So ist zum Beispiel Human-Beta-Defensin-a ein natürliches Antibiotikum der menschlichen Haut, das die Hautflora gegen ein breites Spektrum von Erregern wie Bakterien, Pilzen und einigen Viren schützt. "Wenn diese Substanz in großer Menge erzeugt werden kann, gibt es dafür gute Marktchancen", ist Kleine überzeugt. Sowohl eine orale als auch eine äußerliche Anwendung dieser Substanz sei denkbar, so Dr. Norbert Wedel, Leiter der Abteilung Molekularbiologie bei Planton.

Da immer mehr Organismen gegenüber herkömmlichen Antibiotika resistent werden, könnten die antimikrobiellen Peptide eine gute Alternative bieten, erklärt Wedel auf Nachfrage. Denn die relativ neu entdeckte Klasse von Antibiotika hat einen völlig anderen Wirkmechanismus: Die Peptide bilden Oligomere, die sich in die Zellmembran der Mikroorganismen einlagern und eine Art Pore bilden. Die so durchlöcherten Organismen gehen zu Grunde. Vermutlich entwickeln sich gegen diese Peptide keine Resistenzen, sagt der Molekularbiologe. Denn obwohl die Moleküle recht früh in der Evolution entstanden und die Mikroorganismen diesen natürlichen Antibiotika schon seit Jahrtausenden ausgesetzt sind, wurden bisher keine resistenten Keime gefunden.

Proteine aus Kartoffeln haben gegenüber anderen biotechnisch erzeugten Produkten den Vorteil, dass sie nicht mit humanpathogenen Erregern verunreinigt sein können. Noch in diesem Jahr will Planton mit ersten vorklinischen Tests für Defensine beginnen. "Die Beweisführung, dass das Prinzip funktioniert, den "proof of concept", haben wir bereits abgeschlossen", sagt Wedel. "Die Kartoffeln exprimieren das Protein. Als nächstes müssen wir genügend Protein isolieren und reinigen, um damit in Studien der klinischen Phase I und II eintreten zu können."

Erfolgreiches Konzept

Vier Wissenschaftler der Fachgebiete Agrarwissenschaften, Biologie und Medizin hatten vor einem Jahr Planton gegründet. Bereits jetzt ist das Kieler Unternehmen schon mehrfach ausgezeichnet und gefördert worden. Die Deutsche Bundesstiftung Umwelt hat Planton erst vor kurzem 500.000 Euro zur "Förderung von nachhaltiger Biotechnologie" zuerkannt. Inzwischen wird das Unternehmen vom Bundesforschungsministerium aus dem Programm "BioChance", von "Science4Life" sowie vom schleswig-holsteinischen Wirtschaftsministerium unterstützt.

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