Multivalente, kohlehydrat-basierte Affinitätsliganden für die spezifische und selektive Anreicherung und Aufarbeitung therapeutischer Glykoproteine

• Antragsteller: Professor Dr. Hans Henning von Horsten
• Fachliche Zuordnung: Bioverfahrenstechnik ; Analytische Chemie ; Biochemie ; Biologische und Biomimetische Chemie ; Biomaterialien ; Pharmazie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 320841447

Bei der Aufarbeitung von Biopharmazeutika stellt der Affinitätsschritt eines der grössten Produktivitätshemmnisse dar. Übliche gewerbliche Affinitätsmedien wie Protein A Medien besitzen z.T. nur eine vergleichsweise geringe Kapazität für diffusiven Massentransfer, weil grosse, proteinbasierte Affinitätsliganden einen Grossteil der inneren Porenfläche in den porösen Trägermedien besetzen wodurch die Diffusion der zu bindenden Biomoleküle an ihre Bindungsstellen innerhalb der porösen Matrix behindert wird. Niedermolekulare Liganden eignen sich daher viel besser, um die operativen Anforderungen zu erfüllen. Hinzukommt, dass proteinbasierte Affinitätsliganden zusätzliche Nachteile haben: Sie werden häufig mit denaturierenden Puffern bei extremen pH Werten eluiert und können zudem von der Säulenmatrix herunterwaschen. Beides kann zu Produktschädigungen und Produktverunreinigungen führen, die die Sicherheit von Patienten gefährden. Es gibt daher Bedarf für alternative Affinitätsliganden. Die Kohlehydratstrukturen von Glykoproteinen eignen sich hervorragend als Leitstruktur für die Entwicklung neuer Affinitätsliganden für therapeutische Glykoproteine; denn sie sind klein, ungiftig, niedrig bis nicht immunogen und erreichen dennoch einen Grad an struktureller Komplexität, der eine multivalente Bindung an andere Kohlehydratstrukturen ermöglichen kann. Es ist daher das Ziel des vorgeschlagenen Projekts, das Potenzial von Oligosaccharidstrukturen als Affinitätsliganden für die Aufarbeitung von pharmazeutischen Glykoproteinen zu verifizieren und zu validieren. Es wird erwartet, dass solche niedermolekulare Oligosaccharidliganden die Synthese von Chromatographiemedien mit grösserer Ligandendichte und gesteigerter dynamischer Bindekapazität per Säulenbettvolumen ermöglichen. Spezielle Zielsetzungen des Projektes sind daher: 1. Experimenteller Nachweis, dass borsäurekonjugierte und/oder metallkoordinierte Oligosaccharidstrukturen multivalent an proteingebundene Glykane binden können. Ferner sollen optimal bindende Liganden gefunden werden und der Bindungskonditionen erfasst und optimiert werden. Es sollen ferner additive und synergistische Effekte bei der Ligandenaffinität untersucht werden. 2. Evaluierung der Selektivität der Ligandenbindung 3. Optimierung der Ligandenelution unter physiologischen Bedingungen 4. Evaluierung des immunogenen Potenzials der Oligosaccharid-Liganden

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen