Fraunhofer-Institut für Zelltherapie und Immunologie, Institutsteil Bioanalytik und Bioprozesse IZI-BBEntwicklung einer Plattformtechnologie für die funktionelle Charakterisierung von bakteriellen Toxinen
Die Produktion gesunder und qualitativ hochwertiger Lebensmittel ist nur möglich, wenn durch eine gezielte Lebensmittelüberwachung mit effizienten Nachweis- und Analysetechniken die Detektion von toxischen Substanzen in der Nahrung einfach, schnell und kostengünstig durchführbar ist. Die Globalisierung der Produktion und des Vertriebs von Lebensmitteln stellen dabei sich beständig ändernde Anforderungen. Zur Bewältigung dieser Herausforderung hat das Projekt »AntiTox« einen wesentlichen Beitrag geleistet. Den europäischen Markt erreichen Produkte aus vielerlei tropischen und subtropischen Ländern und mit diesen eine Reihe bisher in unseren Breiten nicht vorkommender mikrobieller Toxine. Das damit einhergehende gesundheitliche Risiko für den Verbraucher gerät dabei zunehmend in den Fokus der zuständigen Regulierungsbehörden. Insbesondere das Problem der Lebensmittel-assoziierten Toxine, wie sie zum Beispiel in Meeresfrüchten auftreten können, wurde im Projekt adressiert.
Im Rahmen des durchgeführten Projekts wurden darüber hinaus die Limitierungen Zell-basierter Systeme bei der Synthese proteinogener Toxine durch die gezielte Weiterentwicklung der Technik der zellfreien Proteinsynthese überwunden. Sowohl eukaryotische als auch prokaryotische Zelllysate wurden weiterentwickelt, wobei diese Systeme den grundsätzlichen Vorteil aufweisen, dass sie nicht durch die Entstehung toxischer Produkte inhibiert werden. Aus diesem Grund wurden die zellfreien Systeme intensiv beforscht, um darin relevante bakterielle Toxine als Volllängenprotein herzustellen und in Toxin-Assays hinsichtlich ihrer Funktion zu testen. Für ausgewiesene Toxine konnte eine korrekte Faltung und Prozesssierung gewährleistet werden. Dies wiederum, ermöglichte die Synthese ausreichender Mengen der Toxine für nachfolgende pharmakologische Untersuchungen und um spezifische Antikörper gegen die immunogenen Epitope dieser Proteine zu generieren.
Die entwickelten Verfahren stellen eine äußerst effiziente Alternative zur Anzucht mikrobieller Toxin-Produzenten in Laboren der Sicherheitsstufe 2 oder höher dar und machen eine komplizierte Reinigung der Toxine aus gentechnisch veränderten Organismen obsolet. Vielmehr ist die Proteinsynthese in sehr kurzen Zeiträumen unter 90 Minuten möglich und die aktiven Toxine sind direkt für eine pharmakologische Charakterisierung zugänglich.
Im durchgeführten Projekt wurde eine Plattformtechnologie entwickelt, die es nunmehr ermöglicht, Antikörper und Pharmaka gegen bakterielle Toxine schnell und kostengünstig zu generieren.
