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Projekt
Zweifach bio-orthogonale Derivatisierung von Antikörperfragmenten durch zwei verschiedene C(alpha)-Formylglycin generierende Enzyme zur Erzeugung von Antikörper-Wirkstoff-Konjugaten
Antragsteller
Professor Dr. Thomas Dierks (†); Professor Dr. Kristian Müller; Professor Dr. Norbert Sewald
Fachliche Zuordnung
Biologische und Biomimetische Chemie
Förderung
Förderung von 2015 bis 2020
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 283316721
Die Tumor-Therapie ist ein wichtiges Forschungsziel und treibt nach wie vor die Entwicklung neuartiger Biopharmazeutika an. Trotz einer deutlichen Verbesserung unseres Wissens in der Tumorbiologie und der erfolgreichen Zulassung mehrerer neuer zielgerichteter Therapien, bleiben langfristige Krankheitsbekämpfung oder Heilung eher die Ausnahme als die Regel in der Onkologie. Darüber hinaus sind die derzeit verwendeten Antitumor-Medikamente hoch cytotoxisch und die Therapie ist häufig mit starken Nebenwirkungen verbunden. Pharmazeutische Wirkstoffe, die spezifisch auf Tumorzellen vorhandene Molekülstrukturen erkennen wären vorteilhaft, um die gezielte Auslieferung eines Wirkstoffs an Tumorzellen zu bewirken. Seit kurzem ist exponentielles Wachstum von Forschungsaktivitäten im Bereich der Antikörper-Wirkstoff-Konjugate (ADCs) zu verzeichnen. Dabei ist ein monoklonaler Antikörper (mAb) an einen cytotoxischen Wirkstoff gebunden. Eine der größten Herausforderungen in der Herstellung von ADC ist, eine hohe Homogenität mit einem einheitlichen Wirkstoff-Antikörper-Verhältnis (drug-antibody ratio, DAR) und einer definierten Konjugationsstelle zu erreichen. Tumor- targeting-Antikörper mit spezifischer Cytotoxizität etablieren sich als als primäre Therapieform für einige Tumoren, zum Beispiel Epidermal Growth Factor Receptor (EGFR) überexprimierende Tumoren.Das Gemeinschaftsprojekt vereint drei Gruppen aus benachbarten Abteilungen an der Universität Bielefeld mit Expertise in der Biochemie (Dierks: Formylglycin-generierende Enzyme), Biotechnologie (Müller: Enzymoptimierung durch Cell Display, Antikörper-Engineering) und Bioorganische Chemie (Sewald: Peptidsynthese, Arzneistoff-Konjugate), um ein robustes enzymatisches System für die zweifache bioorthogonale Derivatisierung von Modellpeptiden und Antikörpern durch Anwendung von zwei verschiedenen C(alpha)-Formylglycin erzeugenden Enzymen zu entwickeln. Anti-EGFR-Antikörper werden mit dem humanen C(alpha)-Formylglycin erzeugenden Enzym FGE in CHO-Zellen co-exprimiert. Die Enzymaktivität soll durch rationales Design sowie gerichtete Evolution (mit Cell Display-Technologie) verbessert werden. Nach der Ligation einer ersten Einheit (niedermolekularer Wirkstoff oder Fluorophor) über die die neu generierte Formylgruppe wird der Antikörper in vitro weiter durch AtsB, ein prokaryontisches C(alpha)-Formylglycin erzeugendes Enzym, welches eine unterschiedliche Konsensus-Sequenz erkennt, umgewandelt. Die zweite Formylgruppe wird zur bioorthogonalen Einführung einer zweiten, anders gearteten Einheit (einem PEG-Rest oder eine andere Art von Medikament) verwendet. Dieser Ansatz wird zu Antikörper-Konjugaten mit zwei Wirkstoffen unterschiedlicher Wirkungsweisen oder weiteren Funktionalitäten etwa für Studien zu Aufnahme und Verteilung führen. Die ADCs werden in Cytotoxizitätstests an Zellen mit unterschiedlichen EGFR Expressionsniveaus getestet werden.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
