Forschung
Die Forschungsschwerpunkte der AG Pietzsch liegen im Bereich der Entwicklung von Enzymen für die zielgerichtete Modifikation und für die Aufarbeitung (therapeutischer) Proteine und Enzyme.
CA-InhibiTool
„Carboanydrase-Inhibitoren (CAI) – Entwicklung eines diagnostischen Tools zur schnellen und sicheren Bestimmung der Carboanhydrase-Aktivität von Antitumormarkern und -wirkstoffen.“
Das Forschungsfeld zur Identifizierung von Carboanhydrasen als mögliche Zielmoleküle für Antikrebsmedikamente in den vergangenen 15 Jahren stark gewachsen. Die Wirkung der potentiellen Hemmstoffe wird mit verschiedenen Methoden und verschiedenen Enzymen charakterisiert. Häufig ergeben sich dadurch Probleme in der Vergleichbarkeit von Daten. Ein einheitliches Testverfahren würde diese Einschränkungen minimieren. Für die erfolgreiche Entwicklung und Etablierung eines entsprechenden Test-Kits ist es unbedingt erforderlich, die humane Carboanhydrase IX und XII preiswert und in gleichbleibender Qualität zur Verfügung zu haben. Dies ist derzeit nach unseren Erfahrungen nicht gegeben. In Kooperation mit der BioSolutions GmbH Halle werden in diesem Projekt demnach zwei Forschungsthemen bearbeitet. Zum einen soll ein Enzyminhibierungstest, der für hohe Probenaufkommen geeignet ist ,etabliert werden und zum anderen ist die Entwicklung einer effizienten Methode zur rekombinanten Gewinnung von Carboanhydrase IX und XII geplant.
Mit diesem Projekt soll ein Beitrag zur Entwicklung eines effizienten Testverfahrens zur Analytik von Carboanhydrase-Wirkstoffen geleistet werden.
Projektlaufzeit: 01.10.2019 – 31.01.2022
Förderzeitraum: 01.10.2019 – 30.04.2022
Forschung Sachsen Anhalt und EU
ElastoHEAL
Es gibt einen großen Bedarf an innovativen Materialien für Wundauflagen und Hautersatz, um Patienten mit schlecht heilenden Wunden, insbesondere großflächigen oder chronischen Wunden wie bspw. Ulcus cruris (so genanntes „offenes Bein“) effizient helfen zu können. Besonders im Hinblick auf die demographische Entwicklung und den zunehmenden Kostendruck im Gesundheitswesen spielen moderne Wundbehandlungen eine immer größere Rolle. Im Rahmen des geplanten Projektes ElastoHEAL sollen Herstellungsmethoden für neuartige Biopolymere auf Basis eines extrazellulären Strukturproteins entwickelt werden. Derartige Materialen weisen entscheidende Vorteile gegenüber momentan eingesetzten Stoffen auf und vereinen biologische Verträglichkeit, Haltbarkeit sowie biologische Abbaubarkeit mit günstigen mechanischen Eigenschaften, die denen der zu behandelnden Haut gleichen. Dadurch sollen die Biopolymere neben der Verbesserung der Wundheilung und Reduzierung der Narbenbildung es zudem ermöglichen, Verletzungen an mechanisch beanspruchten Hautarealen wie an Gelenken besser behandelbar zu machen.
Projektlaufzeit: 01.05.2018 - 30.04.2021
Förderzeitraum: 01.05.2018 - 31.07.2021
Effiziente, induzierbare, Antibiotika-freie Expression therapeutischer Proteine in Bakterien
Ein Biopharmazeutikum ist ein Arzneimittel, dessen Wirkstoff von einem lebenden Organismus gebildet wird. Die am weitesten verbreitete Untergruppe von biologischen Medikamenten sind rekombinante therapeutische Proteine, die biotechnologisch in lebenden Organismen, wie menschlichen, tierischen, pflanzlichen, fungalen oder mikrobiellen Zellen hergestellt werden. Für die Mehrheit dieser Produkte werden bakteriellen Zellen zur Herstellung verwendet.
Für die Herstellung therapeutischer Proteine in Bakterien wird eine leistungsstarke Expressionsplattform, bestehend aus einem angepassten Bakterienstamm und einem optimierten Vektor benötigt. Diese Plattform muss sowohl den wissenschaftlich-technischen Ansprüchen einer industriellen Anwendung, als auch den regulatorischen Vorgaben der pharmazeutischen Branche genügen.
In dem geförderten Vorhaben sollen durch eine Kooperation mit der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg die zugrundeliegenden Zusammenhänge bei der Etablierung einer solchen bakteriellen Expressionsplattform erforscht werden. Basierend auf den Ergebnissen der Forschung soll die Entwicklung einer proprietären Expressionsplattform erfolgen, welche die Grundlage für die langfristig geplante Herstellung von therapeutischen Proteinen in Halle (Saale) bilden soll.
Dieses Vorhaben, und der dadurch ermöglichte Transfer universitärer Forschung in eine industrielle Anwendung, wird durch die Europäische Union, insbesondere den Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE), finanziell unterstützt.
Projektlaufzeit: 01.12.2018 - 30.11.2021
Förderzeitraum: 01.12.2018 - 28.02.2022
Transglutaminase Kristallstruktur
Das früher entwickelte Know-How der Entwicklung von Biokatalysatoren für die Herstellung von optisch aktiven niedermolekularen Substanzen (z. B. optisch aktive Aminosäuren) wurde in der letzten Zeit auf Makromoleküle erweitert.
Ein Forschungsschwerpunkt beschäftigt sich mit der Optimierung einer TRANSGLUTAMINASE [Marx, C., Hertel, T. and Pietzsch, M. (2007). Enz. Microb. Technol., 40, 1543 – 1550]. mit Hilfe von random und site-directed Mutagenese, um diese u. a. zur PEGylierung therapeutischer Proteine einsetzen zu können. Eine weitere Anwendung besteht in der Quervernetzung von tierischen (Collagen, Casein) oder pflanzlichen Proteinen, um dünne Filme bzw. Folien herzustellen.
Zur Beseitigung störender Verunreinigungen (z. B. ENDOTOXINE, Host cell proteins) werden im Rahmen von Projekten zur Aufarbeitung (Downstream Processing) von Proteinen selektive Biokatalysatoren gesucht und deren Reaktionen optimiert.
Weitere Arbeiten beschäftigen sich mit der Untersuchung der (Protein-) Kristallisation als Reinigungsverfahren und der Integrierten Prozessentwicklung.
DESIGNER-Proteine
„Entwicklung formaldehydfreier Bindemittel auf Proteinbasis“
Ziel des vom Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) geförderten Projektes ist die Entwicklung proteinbasierter Bindemittel sowie die biotechnologische Herstellung der entwickelten DESIGNER-Proteine.
Unter DESIGNER-Proteinen versteht man optimierte, nicht natürlich vorkommende Proteine. Die Anwendung dieser künstlichen Makromoleküle ist vor allem in der materialwissenschaftlichen Entwicklung von Bindemitteln für Sand- und/oder Holzwerkstoffe geplant. Kommerziell werden zu diesem Zweck hauptsächlich formaldehydhaltige Harze verwendet. Aufgrund der Nachteile dieser herkömmlichen Bindemittel im Hinblick auf ökologische Verträglichkeit und Gesundheitsrisiken stehen biologisch abbaubare Alternativen im Fokus der heutigen Wissenschaft. Unser Forschungsvorhaben umfasst das De-novo Design von Proteinen als geeignete Bindemittel sowie deren Testung mit Sand und Holz als Werkstoffe. Zur Produktion der DESIGNER-Proteine sollen verschiedene mikrobielle Produktionsstämme verwendet und deren Kultivierung mittels nachwachsender Rohstoffe als Kohlenstoffquelle optimiert werden.
Mit diesem Projekt soll ein Beitrag zur Entwicklung eines effizienten Verfahrens zur Produktion von ökologisch und gesundheitlich unbedenklichen Bindemitteln auf Proteinbasis geleistet werden.
Projektlaufzeit: 01.01.2016 – 31.12.2019
Förderzeitraum: 01.01.2016 – 31.03.2020
