Entwicklung eines neuartigen induzierbaren Baculovirus Expressionssystems

• Antragsteller: Professor Dr. Rainer Buchholz
• Fachliche Zuordnung: Bioverfahrenstechnik
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 226535580

1) Das Baculovirus-Insektenzell-Expressionssytem, basierend auf dem Autographa californica Multinucleopolyhedro Virus (AcMNPV), wird derzeit intensiv und erfolgreich für die Produktion von Proteinen genutzt. Dies schließt nicht nur verschiedenste Felder der biologischen und medizinischen Forschung ein, sondern auch die Herstellung von Proteinen für die Produktion von Vakzinen und Enzymen für industrielle Verfahren.Dabei werden allerdings die Effektivität und die Ausbeute an Protein sehr oft durch toxische Effekte des entsprechenden Proteins auf die Insektenzell-Kultur limitiert. Dies verursacht beispielsweise eine eingeschränkte Replikation des Virus in frühen Infektionsstadien, was dann zu einer lediglich partiellen Infektion der gesamten Zellkultur und dadurch eingeschränkter Proteinausbeute führt. Daher planen wir, ein induzierbares Expressionssystem zu entwickeln. Dieses soll eine uneingeschränkte Replikation des Virus ermöglichen, während die Expression des Wunsch-Proteins unterdrückt wird. Aufgrund der dann homogenen Infektion der gesamten Zellkultur zum Zeitpunkt der Induktion der Proteinexpression ist eine signifikant erhöhte Ausbeute zu erwarten.2) Dieses induzierbare Expressionssytem kann außerdem zur Entwicklung eines neuen, verbesserten Biopestizids basierend auf Baculoviren verwendet werden. Baculoviren werden derzeit bereits erfolgreich als biologische Pestizide in der Schädlingsbekämpfung eingesetzt. Dabei beruht der insektizide Effekt vor Allem auf der immensen Virusreplikation in Wirtszellen und deren anschließender Lyse. Um die Effektivität des Virus zu erhöhen, können nun theoretisch zusätzliche insekten-toxische Proteine beispielsweise in dem ebenfalls vielfach als Biopestizid verwendeten AcMNPV exprimiert werden. Bei der industriellen Herstellung des Virus in großvolumigen Zellkultur-Bioreaktoren würde allerdings aufgrund der zusätzlichen Toxizität ebenfalls die Replikation und damit die Ausbeute an Viruspartikeln eingeschränkt. Unter Verwendung des oben beschriebenen induzierbaren Systems könnte das verbesserte Virus uneingeschränkt industriell produziert werden, während die Expression des zusätzlichen toxischen Proteins erst nach der Aufbringung auf das Feld induziert würde.3) Im Falle eines Erfolges in AcMNPV könnte in einem zweiten Ansatz das induzierbare Expressionssystem auch in dem verwandten Cydia pomonella Granulo Virus (CpGV) etabliert werden. Dieses Virus wird derzeit nicht als kommerzielles Expressionsystem genutzt und kann daher im Licht von später entstehenden Patenten eine logische Alternative bieten.Zusammenfassend können die Ergebnisse dieses Projektes sowohl in verschiedensten Feldern der molekularbiologischen und medizinischen Forschung als auch für in der Entwicklung von verbesserten Biopestiziden verwendet werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Südkorea
• Beteiligte Person: Professor Dr. Byung-Rae Jin