Pflanzen-basierte Expressionsplattform zur Produktion rekombinanter Proteine

Viele wissenschaftlich und kommerziell interessante Proteine erfordern oxidative Faltung, die Assemblierung von Untereinheiten, und post- translationale Modifikationen wie N-verknüpfte Glykosylierung. Da die Mehrheit der prokaryotische Produktionssysteme dies nicht leisten können, werden solche Proteine in höheren eukaryotischen Wirten exprimiert, hauptsächlich in Säugerzellen. Da sowohl die Entwicklung von stabilen Säugerproduktionszelllinien sowie die raschere transiente Expression von rekombinanten Proteinen in tierischen Zelllinien spezielle Infrastruktur und Erfahrung, sowie teure Medien erfordern, stellt die transiente Expression in Pflanzen eine attraktive Alternative für die Produktion von rekombinanten Proteine dar – in geringen µg bis höheren mg Maßstäben.

Das Verfahren basiert auf der Verwendung von Nicotiana benthamiana Wildtyp Pflanzen oder BY2 Pflanzensuspensionszellen, die mit rekombinantem Agrobacterium transfiziert werden, um die Transgen-Expression im Pflanzengewebe zu induzieren. Nach 3-7 Tagen Inkubation kann rekombinantes Protein aus dem Pflanzenmaterial extrahiert werden. Bei Bedarf kann der Workflow vom Gen bis zum gereinigten Protein innerhalb von zwei Wochen realisiert werden. Die Vielseitigkeit des Systems erlaubt die Durchführung eines small-scale Expressions-Screenings von bis zu 20-40 Konstrukten sowie die Produktion von Proteinen im mg-Maßstab durch die Infiltration von größeren Mengen (bis zu ein Kilogramm) an Biomasse. Die auf N. benthamiana basierende Plattform wird derzeit auf einen GMP-konformen Herstellungsprozess übertragen.  

Ausgewählte Publikationen#

Boes, A., Reimann, A., Twyman, R., Fischer, R., Schillberg, S., Spiegel, H., 2016. A Plant-Based Transient Expression System for the Rapid Production of Malaria Vaccine Candidates, in: Thomas, S. (Ed.), Vaccine Design, Methods in Molecular Biology. Springer New York, pp. 597–619. http://doi.org/10.1007/978-1-4939-3389-1_39  

Spiegel, H., Boes, A., Voepel, N., Beiss, V., Edgue, G., Rademacher, T., Sack, M., Schillberg, S., Reimann, A., Fischer, R., 2015. Application of a Scalable Plant Transient Gene Expression Platform for Malaria Vaccine Development. Front. Plant Sci. 1169. http://doi.org/10.3389/fpls.2015.01169

Beiss, V., Spiegel, H., Boes, A., Scheuermayer, M., Reimann, A., Schillberg, S., Fischer, R., 2015. Plant expression and characterization of the transmission-blocking vaccine candidate PfGAP50. BMC Biotechnology 15, 108. http://doi.org/10.1186/s12896-015-0225-x

Boes, A., Spiegel, H., Delbrück, H., Fischer, R., Schillberg, S., Sack, M., 2011. Affinity purification of a framework 1 engineered mouse/human chimeric IgA2 antibody from tobacco. Biotechnol. Bioeng. 108, 2804–2814. http://doi.org/10.1002/bit.23262

Beiss, V., Spiegel, H., Boes, A., Kapelski, S., Scheuermayer, M., Edgue, G., Sack, M., Fendel, R., Reimann, A., Schillberg, S., Pradel, G., Fischer, R., 2015. Heat-precipitation allows the efficient purification of a functional plant-derived malaria transmission-blocking vaccine candidate fusion protein. Biotechnol. Bioeng. 112, 1297–1305. http://doi.org/10.1002/bit.25548