Gentechnik/Biotechnik
Vorlesung im WS 2010/2011
Prof. Theo Dingermann
Institut für Pharmazeutische Biologie Goethe-Universität Frankfurt/Main
Dingermann@em.uni-frankfurt.de
Rekombinante Wirkstoffe
Dienstag, 9. November 2010
Jacques Monod und François Jacob
zeigten erstmals die Existenz der mRNA
Die beiden Franzosen Jacques Monod und François Jacob reichten 1960 beim Journal of Molecular Biology eine Arbeit ein, in der sie bewiesen, dass eine Boten- RNA (mRNA) existiert, die ein Zwischenglied der in der DNA gespeicherten genetischen Information einerseits und der in Form der Proteine realisierten Information andererseits besteht.
François Jacob, 1920
Jacques Monod,1910 – 1976
Dienstag, 9. November 2010
Sie entwickelten ein Modell (Operon-Modell) für das Zusammenwirken von Regulatorgenen, Operatoren, Promotoren, Strukturgenen und allosterischen
Proteinen, den Repressoren, bei der Synthese von messenger-RNA.
François Jacob, 1920
Jacques Monod,1910 – 1976
François Jacob, 1920
Jacques Monod,1910 – 1976
Dienstag, 9. November 2010
François Jacob, 1920
Jacques Monod,1910 – 1976
François Jacob, 1920
Jacques Monod,1910 – 1976
Dienstag, 9. November 2010
François Jacob, 1920
Jacques Monod,1910 – 1976
François Jacob, 1920
Jacques Monod,1910 – 1976
Dienstag, 9. November 2010
Marshall Warren Nirenberg: Der erste
Buchstabe des genetischen Codes
Heinrich Matthaei und Marshall Warren Nierenberg
planten gemeinsam das wohl bedeutendste Experiment der Genetik. Das sogenannte “Poly-U-Experiment” war der Schlüssel zur Entzifferung des genetischen Codes.
Es wurde von Heinrich Matthaei allein im Mai 1961 im gemeinsamen Labor durchgeführt.
Nirenberg erhielt 1968 zusammen mit Har Gobind Khorana und Robert W. Holley den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin.
Marshall Warren Nirenberg, 1927 – 2010 J. Heinrich Matthaei, 1929
Dienstag, 9. November 2010
Marshall Warren Nirenberg, 1927 – 2010 J. Heinrich Matthaei, 1929
Start: AUG
Stopp: UAG, UGA, UAA
Werner Arber und Salvatore Lucia, die geistigen “Väter” der
Restriktionsendonukleasen
Dienstag, 9. November 2010
Arber entdeckte 1968, dass sich Bakterien gegen Viren verteidigen, indem sie Enzyme produzieren, die die virale DNA an einer bestimmten Stelle zerschneiden.
Die beteiligten Enzyme gehören zu den
Restriktionsendonukleasen, eine der wichtigsten Molekülklassen in der Gentechnik.
Werner Arber, 1929
Werner Arber, 1929
Typ-I
Typ-II
Typ-III
Dienstag, 9. November 2010
Salvatore Luria, 1912 - 1991
Das Luria-Delbrück-Experiment, der so genannte Fluktuationstest, zeigt, dass zufällige Mutationen in Bakterien spontan, und damit auch in Abwesenheit von Selektionsmechanismen geschehen und widerlegte die alternative Hypothese, dass diese als Reaktion auf
geänderte Bedingungen in der Umwelt passieren.
Zwei mögliche Versuchsergebnisse:
(A)Wenn die Mutationen durch das Hinzufügen der Phagen induziert werden, tritt in jeder Kultur eine ähnliche Zahl von resistenten Bakterien auf.
(B)(B) Wenn Mutationen spontan und damit unabhängig von der Anwesenheit von Phagen
geschehen, sind starke Fluktuationen zu erwarten. Im Experiment wurde verifiziert, dass in der Natur
Salvatore Luria, 1912 - 1991
Das Resultat dieses berühmten Experimentes wurde dahingehend interpretiert, dass hier die Gültigkeit der darwinschen Evolutionstheorie in Bakterien zeige und lamarckistische Theorien widerlege.
Unter anderem für diese Arbeiten erhielten Salvador Luria und Max Delbrück 1969 zusammen mit Alfred Hershey den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin.
Dienstag, 9. November 2010
Salvatore Luria, 1912 - 1991
Salvatore Luria, 1912 - 1991
Dienstag, 9. November 2010
Salvatore Luria, 1912 - 1991
Salvatore Luria, 1912 - 1991
Dienstag, 9. November 2010
Salvatore Luria, 1912 - 1991
Salvatore Luria, 1912 - 1991
Dienstag, 9. November 2010
Salvatore Luria, 1912 - 1991
Salvatore Luria, 1912 - 1991
Dienstag, 9. November 2010
Har Gobind Khorana synthetisierte das
erste Gen
Im Jahre 1970 stellte das Team um den Inder Har Gobind Khorana das erste vollständig synthetisierte Gen vor. Es handelte sich dabei um das Gen für eine Transfer-Ribonukleinsäure, die spezifisch die
Aminosäure Alanin zum Ribosom transportiert und für den korrekten Einbau dieser Aminosäure in eine
wachsende Polypeptidkette sorgt.
Har Gobind Khorana, 1922
Dienstag, 9. November 2010
Howard M. Temin und David Baltimore entdeckten das Enzym Reverse
Transcriptase
1970 entdeckten die Amerikaner Howard M. Temin und David Baltimore das Enzym “Reverse Transkriptase”.
Dieses Enzym ermöglicht es Retroviren, ihr
genetisches Material, das in Form einer RNA vorliegt, in DNA umzuschreiben. Dies ist die Voraussetzung dafür, dass diese Viren sich in einer infizierten Zelle
vermehren können.
Howard M. Temin, 1934 – 1994 David Baltimore, 1938
Dienstag, 9. November 2010
Howard M. Temin, 1934 – 1994
David Baltimore, 1938
Dienstag, 9. November 2010
Die Geschichte der Gentechnik
1976: Gründung der ersten Firma, die Wirkstoffe durch Neukombination von DNA entwickelt (Genentech).
Die Geschichte der Gentechnik
Die Firma wurde in San Francisco gegründet von dem Biochemiker Herbert W. Boyer und dem Investor Robert A. Swanson.
Dienstag, 9. November 2010
Im Jahr 1977 begann Genentech mit der Produktion von humanem Somatostatin aus dem Bakterium Escherichia coli.
1978 wurde das humane Insulin-Gen von Genentech kloniert und 1979 folgte dann die Klonierung des humanen Wachstumshormons.
1980 ging Genentech an die Börse.
1982 wurde mit humanem Insulin der erste rekombinant hergestellte Arzneistoff zugelassen.
Die Produktion und Vermarktung wurde an das Pharmaunternehmen Eli Lilly auslizenziert.
Die Geschichte der Gentechnik
1985 erhielt Genentech die Zulassung für Protropin (Somatropin) zur Behandlung von Wachstumsstörungen bei Kindern, und damit für das erste durch ein Biotechnologieunternehmen selbst vermarktete Produkt.
Die Geschichte der Gentechnik
Dienstag, 9. November 2010
In den Jahren 1986 – 1993 folgten weitere Zulassungen von Wirkstoffen:
•1986: Roferon-A (Interferon-α-2a) zur Behandlung einer spezifischen Form der Leukämie;
•1987: Activase (Gewebespezifischer Plasminogenaktivator) zur Behandlung von Gefäßverschlüssen bei akutem Herzinfarkt, akuten Lungenembolien und Schlaganfällen;
•1990: Actimmune (Interferon-γ-1b) zur Behandlung von chronischer Granulomatose sowie Markteinführung eines Hepatitis B Impfstoffs;
•1993: Nutropin (Somatropin) zur Behandlung von
Wachstumsstörungen von Kindern mit chronischer Niereninsuffizienz vor der Nierentransplantation;
•1993: Pulmozyme (Desoxyribonuklease I) zur Behandlung der Zystischen Fibrose;
Die Geschichte der Gentechnik
In den Jahren 1986 – 1993 folgten weitere Zulassungen von Wirkstoffen:
•1993: Blutgerinnungsfaktor VIII auslizenziert an Miles Inc. zur Behandlung der Bluterkrankheit (Hämophilie A);
•2000: TNKase (Gewebespezifischer Plasminogenaktivator) zur Behandlung von akuten Herzinfarkten;
•2003: Xolair (Omalizumab) zur Behandlung von Asthma;
•2003: Raptiva (Efalizumab) zur Behandlung der Schuppenflechte (Psoriasis).
Die Geschichte der Gentechnik
Dienstag, 9. November 2010
1997 erfolgte die Zulassung des mit Idec Pharmaceuticals (später
Biogen Idec) entwickelten Rituxan (Rituximab), dem ersten, auf einem monoklonalen Antikörper beruhenden Krebstherapeutikum zur
Behandlung bestimmter Formen des B-Zell Non-Hodgkin Lymphoms (NHL). Der Antikörper ist gegen das CD20 Antigen gerichtet.
2004 erzielte Rituxan alleine in den USA einen Umsatz von 1,57 Milliarden USD.
1998 erfolgte dann die Zulassung des Antikörpers Herceptin (Trastuzumab) zur Behandlung von metastasierendem
Mammakarzinom, die den Rezeptor HER2 überexprimieren. Knapp ein Drittel aller Tumore von Mammakarzinomen weisen eine HER2-
Überexpression auf.
2004 erhält Genentech die FDA-Zulassung für Avastin (Bevacizumab) zur Behandlung von metastasierendem Kolon- oder Rektumkarzinom.
Mit Avastin wird die erste auf Inhibierung der Tumorangiogenese beruhende Tumortherapie zugelassen.
Die Geschichte der Gentechnik
1990 wurde Genentech für 2,1 Milliarden USD von dem Schweizer Pharma-Unternehmen Hoffman La Roche aufgekauft.
Am 20. Juli 1999 erfolgt schließlich die Wiedereinführung von Genentech als eigenständiges Unternehmen an der New York Stock Exchange unter dem Symbol „DNA“.
Am 31. Dezember 2006 hielt Roche eine Aktienmehrheit von 55,8 %.
Einige Arzneistoffe (z.B. Herceptin) werden in Europa unter dem Namen Roche, in den USA unter dem Namen Genentech vermarktet.
Im Juli 2008 gab Roche an, die restlichen Anteile an Genentech per öffentlichem Übernahmeangebot an der Börse zu 89 USD je
Anteilsschein zu erwerben. Nach dem Ablehnen zahlreicher Angebote wurde schließlich im März 2009 das Angebot zu 95 USD je Anteilsschein angenommen.
Genentech wurde somit vollständig in die Muttergesellschaft integriert und ist nicht mehr selbstständig an der Börse gelistet.
Die Geschichte der Gentechnik
Dienstag, 9. November 2010
