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Ebola-Mittel ZMapp : Chancen für die pflanzliche Proteinfabrik

  • -Aktualisiert am

Tabakanbau im pfälzischen Neupotz Bild: ddp

Das Mittel ZMapp gegen Ebola entsteht in Tabakpflanzen, anders als andere Antikörper, die in tierischen Zellen produziert werden. Hat man das Potential von Pflanzen in der Arzneimittelherstellung zu lange unterschätzt?

          Bei der aktuellen Ebola-Epidemie ruhen die Hoffnungen auf einer neuen, noch nie zuvor am Menschen getesteten Medizin, auf ZMapp. Das ist ein Cocktail aus drei in Tabakpflanzen hergestellten Antikörpern für die passive Immunisierung. Normalerweise werden therapeutische Antikörper in tierischen Zellen produziert. Warum Tabak bei ZMapp?

          Pflanzen gelten als exzellente Proteinfabriken, wenn Wirkstoffe sehr schnell und in sehr großer Menge hergestellt werden müssen. Sie sind leichter und preiswerter zu kultivieren als tierische Zellen. Allein die Kosten für Nährlösungen und sterile Bedingungen schlagen bei der Kultur tierischer Zellen mit horrenden Summen zu Buche. Pflanzen brauchen im besten Fall nur etwas Wasser und Erde. Bei Pandemien oder bioterroristischen Angriffen gelten sie als ideal. ZMapp ist deshalb aus einer Zusammenarbeit zwischen Mapp Biopharmaceutical und der amerikanischen Regierung hervorgegangen. Das Forschungsbudget kam aus dem Verteidigungsministerium. Das Unternehmen verhandelt jetzt auch mit einer anderen vom Verteidigungsministerium geförderten Firma über die Produktion einer größeren Menge.

          Akute Bedrohung

          Dabei könnte auch das Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Ökologie in Aachen und seine Außenstelle im amerikanischen Delaware eine größere Menge herstellen. Die Außenstelle besitzt eine hochmoderne Anlage für die Produktion von Proteintherapeutika in Pflanzen. „Wir wären bei einer akuten Bedrohung in der Lage, die nationale Sicherheit in Deutschland, der EU und der NATO durch die rasche Bereitstellung von Antikörpern, Impfstoffen oder anderen therapeutischen Proteinen zu gewährleisten, außer bei einem horrenden Bedarf, der unsere Kapazitäten übersteigt“, sagt der Institutsdirektor Rainer Fischer. Die Idee, Antikörper in Pflanzen herzustellen, stammt von Fritz Kreuzaler, der am Max-Planck-Institut für Pflanzenzüchtungsforschung in Köln forschte. Publiziert wurde das Verfahren allerdings 1989 von Andrew Hiatt, der heute an der Entwicklung von ZMapp beteiligt ist. Kreuzaler und Fischer haben die Technologien systematisch vorangebracht. Den Pflanzen wurde damals eine große Zukunft als Proteinfabrik vorhergesagt. „Dass es anders gekommen ist, hat mit der gesellschaftlichen Abneigung gegen die grüne Gentechnik zu tun“, sagt Fischer. Allerdings ist auch die pharmazeutische Industrie nie nachhaltig auf den Zug aufgesprungen. Statt in das Molecular Farming zu investieren, hat sie ihre herkömmlichen Fermentationsprozesse ausgebaut und optimiert.

          Für die Herstellung von Proteintherapeutika in Pflanzen gibt es verschiedene Plattformen. Die Wirkstoffe können in isolierten Pflanzenzellen oder ganzen Pflanzen produziert werden. Die Pflanzen wachsen auf synthetischen Medien oder in der Erde, im Gewächshaus oder im Freiland. Es können transgene Pflanzen benutzt werden, die die Information für das gewünschte Proteins fest in ihrem Erbgut verankert haben oder virale Vektoren, mit denen die fremden Gene nur vorübergehend abgelesen werden. ZMapp gegen Ebola wird mit viralen Vektoren synthetisiert. Die Anlage des Fraunhofer-Instituts in Delaware arbeitet auch mit einer viralen Plattform.

          Unklare Anforderungen an die Herstellung

          Bisher ist nur ein in Pflanzen hergestelltes Medikament zugelassen worden, ein in Karottenzellen produziertes Enzym gegen Morbus Gaucher. Dass nicht mehr auf dem Markt ist, hat auch mit den unklaren Anforderungen an den Herstellungsprozess zu tun. Arzneimittel aus Pflanzen müssen genauso wie die Produkte aus tierischen Zellen den Anforderungen an die gute Herstellungspraxis genügen – den GMP-Regeln. „Für das Molecular Farming mit viralen Vektoren gibt es bisher kein genehmigtes Herstellungsverfahren“, sagt Fischer „weder in den Vereinigten Staaten noch in Europa. Das gilt auch für die Produktion von ZMapp.“

          Fischer sieht das Potential des Molecular Farming im Bereich von Spezialanwendungen. Pflanzen sind die erste Wahl, wenn Produkte im Tonnenmaßstab oder in winzigen Mengen für die personalisierte Behandlung gebraucht werden. Sie sind auch hilfreich, wenn Produkte produziert werden müssen, die in tierischen Zellen unlöslich oder in der gewünschten Menge unverträglich sind. Proteintherapeutika können in Pflanzen auch optimiert werden. Es bleibt abzuwarten, ob die Ebola-Epidemie das Molecular Farming voranbringen wird.

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