Eine neue Sicht auf die Struktur von Proteinen Okinawa Protein Tomography Ltd. IP

Die Strukturen und Bewegungen von Proteinen sind außergewöhnlich komplex, aber diese richtig modellieren zu können, ist einer der Schlüssel zur Entwicklung neuer Biopharmazeutika und zum besseren Verständnis von Krankheiten wie Krebs und Malaria. Dank der Bildverarbeitungstechnologie von Okinawa Protein Tomography Ltd. bekommen Forscher jetzt Zugang zu einem klareren Bild.

Wie Akira Kamei, CEO von Okinawa Protein Tomography, erläutert, war es möglicherweise das warme Wetter, das Professor Ulf Skoglund vom schwedischen Karolinska-Institut an das Institut für Wissenschaft und Technologie in Okinawa (OIST) verschlagen hat. Doch hinsichtlich des Werkzeugs, das er für seinen bahnbrechenden, erstmals in Schweden entwickelten Ansatz zur Bildverarbeitung von Proteinstrukturen einsetzt, ist die Kälte niemals weit. Es handelt sich um ein Kryo-Transmissions-Elektronenmikroskop (Kryo-TEM), bei dem die Temperaturen der untersuchten Proben bis zu -193 ºC fallen können, und so imposant dieses Gerät schon sein mag – wie Kamei erklärt, gibt es nur drei Exemplare davon in Japan – ist es erst ein vom OIST patentierter Algorithmus, der die Technik der Proteintomographie hier so leistungsfähig macht.

Um diese Bilder zu erzeugen, wird die Probe schockgefroren und dann mit einem Elektronenstrahl übertragen. Sie wird nach und nach in einem Winkel von 70 Grad nach oben und unten gekippt. Gleichzeitig werden Hunderte von Bild-„Schnitten“ erzeugt, und aus dieser Bildserie errechnet der patentierte Bildverarbeitungsalgorithmus namens COMET ein 3-D-Bild einer Protein-Tertiärstruktur, einer Zelle, oder des Interaktionspunkts eines Antigens und eines Antikörpers, mit einer Auflösung von 15 Angström (1,5 Nanometern).

Diese Bilder sind für die medizinische Forschung und Biopharmazie von unschätzbarem Wert. Wie Kamei erläutert, war die Standard-Molekularanalysetechnologie seit Jahren die Röntgen-Kristallographie, die bei kleineren Molekülen gut funktioniert. „Aber im proteinmedizinischen Produktionsprozess wollen biopharmazeutische Unternehmen das Proteinmolekül und seine Komplexe beobachten. Das Problem dabei ist, dass Proteine sich oft nicht kristallisieren lassen. Das bedeutet, dass viele Biopharma-Unternehmen ihre Medikamente entwickeln, ohne eine Beobachtungsmöglichkeit nutzen zu können.“

Wie Kamei erläutert, ist Skoglund ein Pionier auf dem Gebiet dieser Art von Molekular-Strukturanalyse, und es gibt keine anderen konkurrierenden Methoden, die diese Art von Bildern liefern könnten. OIST ist im Besitz der Patente (zwei in den USA und eines in Japan) für die Proteintomographie, und Okinawa Protein Tomography besitzt die exklusive Lizenz für diese Patente. Das Unternehmen hat das Recht, Sublizenzen zu erteilen, aber da Kryo-TEMs so selten sind, senden Kunden ihre Proben zur Untersuchung derzeit an das Unternehmen.

Proteintomographie ist ideal für die Pharmaindustrie, und Okinawa Protein Tomography zählt bereits einige japanische Pharmaunternehmen zu seinen Kunden. Sie befinden sich im Gespräch mit interessierten überseeischen Pharmaunternehmen. Universitäten, die diese Methode für ihre Forschungen anwenden wollen, sind ebenfalls potentielle Kunden. Die Firma möchte eine Partnerschaft aufbauen, entweder mit einem großen Unternehmen, das die Forschung und Entwicklung für eine Biotech-Drehscheibe wie Biopolis in Singapur abwickelt, oder mit potentiellen Lizenznehmern, die selbst ein Kryo-TEM besitzen oder eines benötigen.

Basierend auf einem Interview im Februar 2016