Herstellung Monoklonaler Antikörper

Die Herstellung Monoklonaler Antikörper stellte einen Meilenstein in der Immunologie und Zellbiologie dar. Wenn der menschliche Körper mit einem fremden Stoff konfrontiert wird, beispielsweise einem Bakterium, produzieren spezialisierte Zellen des Immunsystems gegen dieses Bakteriums Abwehrstoffe, die Antikörper. Ein Bakterium, das eine solche Immunantwort provozieren kann, bezeichnet man dann als immunogen. Als Antwort auf das Eindringens eines Bakterium werden viele unterschiedliche Immunzellen zum Wachstum angeregt, die jeweils unterschiedliche Antikörper produzieren. Diese unterschiedlichen Antikörper greifen an verschiedenen Stellen der Bakterienzelle an. Die resultierende Mischung von Antikörpern, die als Reaktion auf ein immunogenes Agens gebildet werden, nenn man polyklonal. Polyklonal deshalb, weil die Antikörper von verschiedenen Zellvarianten gebildet werden und unterschiedliche Strukturen aufweisen.

Mit solchen polyklonalen Antikörpern kann man schon eine ganze Menge anstellen. Nicht zuletzt beruht der passive Impfschutz darauf, dass solche polyklonalen Antikörper in Tieren erzeugt und dann Patienten verabreicht werden. Für die Forschung haben sie allerdings den Nachteil, dass man nicht genau entscheiden kann, wo die einzelnen Antikörper nun genau angreifen und welche Interaktionen sie genau mit ihrem Zielmolekül eingehen.

Von Milstein und Köhler, die für ihre Forschungen mit dem Nobelpreis ausgezeichnet worden sind, wurde nun ein Weg gefunden, um ganz gezielt nur eine Sorte von Antikörpern zu produzieren. Das funktioniert nicht mehr allein in vivo, also im Körper eines Versuchstieres, sondern auch in vitro, im Reagenzglas. Der entscheidende Trick besteht darin, die anfälligen Immunzellen robuster zu machen, so dass sie auch in Kultur überleben.

Milstein und Köhler schafften das durch Fusion der Immunzellen mit Tumorzellen, die sich ja bekanntlich durch ungehemmtes Wachstum auszeichnen. Eine solche Hybridomazelle vereint die Fähigkeit, einen ganz speziellen Antikörper zu produzieren mit der Fähigkeit, gut in Kultur zu wachsen. Zunächst werden Immunzellen unterschiedlicher Spezifität in einem Versuchstier, meist der Maus, erzeugt. Diese Zellen werden dann isoliert und mit Tumorzellen fusioniert. Anschließend wird aus der Mischung der Hybridoma-Zellen diejenige herausgesucht, die den gewünschten Antikörper produziert. Das geht relativ einfach, indem man das Zielmolekül, das man in aller Regel gut kennt, quasi als Angelhaken benutzt. Hat man die interessierende Zelle vereinzelt, dann produzieren alle aus ihr später durch Teilung hervorgehenden Zellen nur noch den gleichen, ganz spezifischen Antikörper. Diesen bezeichnet man dann als monoklonal.

Auf die vielfältigen Anwendungen von MAK in Forschung und Diagnostik, aber auch in technischen Reinigungsverfahren, kann hier nur hingewiesen werden. Die Hoffnungen auf einen Einsatz als hochspezifische Therapeutika, die als “magic bullits” zielgenau und nebenwirkungsarm ihre Arbeit verrichten, zerschlugen sich aber zunächst. Denn monoklonale Maus-Antikörper sind für den humantherapeutischen Einsatz schlecht geeignet. Ihre Fremdartigkeit veranlaßt das menschliche Immunsystem leider zu Abwehrreaktionen, so dass die gewünschte Wirkung unterdrückt wird und es zu anaphylaktischen Reaktionen kommen kann.

Rekombinante Antikörper enthalten die konstanten Abschnitte menschlicher Antikörper

Um diese Nachteile zu vermeiden, werden mit gentechnischen Methoden große Bereiche der Maus-Antikörper, die sogenannten konstanten Regionen, durch entsprechende Fragmente humaner Antikörper ausgetauscht. Die konstanten Regionen spielen für die Spezifität der Antikörper praktisch keine Rolle. Je nach Gehalt an menschlichen Aminosäuresequenzen spricht man dann von chimärisierten oder humanisierten Antikörpern (siehe Abb. ).

Bei humanisierten Antikörpern stammen nur noch die kleinen, Antigen-bindenden Regionen (complementarity dertermining regions, CDR) von den Maus-Antikörpern; der gesamt Rest entspricht einem humanen Antikörper-Protein. Allerdings muß man bei diesem Vorgehen häufig einen Qualitätsverlust hinsichtlich der Bindung des Antikörpers an sein Zielmolekül hinnehmen. Bei den so genannten chimärisierten Antikörpern werden deshalb größere Regionen des Maus-Antikörpers eingebaut. Damit entsprechen die Antigen-bindenden Regionen komplett denen des ursprünglichen Maus-Antikörpers. Das verbessert die Bindung, kann aber wieder in stärkerem Maß zu Problemen mit Abstoßungsreaktionen führen.

Eine weitere Entwicklung zielt deshalb darauf, die Antikörper vollständig zu humanisieren. Dazu hat man transgene Mäuse erzeugt, in deren Genom der gesamte Bereich, der zur Bildung von Antikörpern erforderlich ist, vom Menschen stammt. Werden diese Mäuse immunisiert, dann erzeugen sie “menschliche” Antikörper. Ob diese dann tatsächlich die erwarteten Vorteile haben, müssen die bereits laufenden und zukünftigen klinischen Versuche zeigen. Auch andere intelligente Ansätze zur Herstellung großer Bibliotheken menschlicher Antikörper werden heute verfolgt. Beispielsweise kann man durch Klonierung der jeweiligen menschlichen Gene sehr große Bibliotheken in Phagen oder Bakterien erzeugen, die das entsprechende Antikörperfragment dann auf ihrer Oberfläche exprimieren. Antikörperfragmente, die spezifisch an ein interessierendes Zielmolekül binden, findet man nun einfach, indem man dieses an einer festen Grundlage fixiert und die ganze “Klon-Bibliothek” dazugibt. Phagen bzw. Zellen, die das passende Antikörperfragment an ihrer Aussenseite tragen, binden an das Zielmolekül, während der Rest der Klone abgespült werden kann. Auf der Matrix bleiben also nur die Phagen bzw. Bakterien zurück, deren Erbgut die Information für das gesuchte Antikörperfragment enthält. Dieses läßt sich dann beliebig vermehren. 2003 wurde mit Humira der erste vollständig humanisierte Antikörper zur Behandlung der Rheumatoiden Arthritis (RA) in den USA zugelassen.

Produkte in Medizin und Pharma

Einen erheblichen Fortschritt haben die neuen Möglichkeiten der Biotechnologie für die Medizin bedeutet. Insbesondere dank der Gentechnik und dank neuer zellbiologischer Methoden konnten Herstellungsverfahren verbessert oder völlig neue Therapeutika produziert werden. Damit wurde die Produktsicherheit sowohl mit Blick auf die Verfügbarkeit als auch mit Blick auf die Reinheit gesteigert. Viele der heute verwendeten Medikamente sind überhaupt nur mittels biotechnischer Verfahren zugänglich. Darüber hinaus ist die Biotechnologie bei der Erforschung neuer Medikamente ein unverzichtbares Werkzeug geworden, da sie Krankheitsursachen zu identifizieren und entsprechende Testmodelle zu entwickeln hilft. Die Fachleute gehen schon heute davon aus, dass alle neu in den Markt eingeführten Wirkstoffe in irgendeiner Phase ihrer Entwicklung auf die Methoden der Biotechnologie angewiesen waren.

Nachfolgend werden die wichtigsten biotechnisch hergestellten Wirkstoffe aufgeführt. Die Produkte wurden teilweise in Gruppen wie beispielsweise den Monoklonalen Antikörpern zusammengefasst und diesen Gruppen eine kurze allgemeine Einführung voran gestellt.

RNA Interferenz Ein altes Biomolekül sorgt für Überraschungen

RNA Interferenz

Ein altes Biomolekül sorgt für Überraschungen

Lange hatte man Ribonucleinsäuren (RNA) lediglich als genetische Boten-Moleküle (messenger-RNA, mRNA), als Vehikel des selektiven Transports von Aminosäuren zum Ribosom (transfer-RNA) und als interessante Relikte aus der Urzeit der chemischen Evolution (Ribozyme) betrachtet. Alles recht gut erforscht und damit fast schon ein bisschen langweilig. Erst vor wenigen Jahren stellte sich dann heraus, dass die RNA noch große Überraschungen birgt und dass sie – was man immer übersehen hatte – andere sehr wichtige Funktionen ausübt.

Bereits Anfang der 1990er Jahre war bei Studien mit pflanzlichen und tierischen Zellen aufgefallen, dass kurze RNA-Stränge die Übersetzung von Genen in Proteine hemmen können (gene silencing). Dahinter vermutete man das bekannte Antisense-Phänomen, bei dem sich komplementäre Basensequenzen auf der mRNA und auf hinzugefügten Nukleinsäure-Einzelsträngen zu Doppelsträngen vereinigen mit dem Ergebnis, dass das Ablesen der betreffenden mRNA blockiert wird.

Bei Gene Silencing-Experimenten am Rundwurm C. elegans in den Jahren 1996-1998 beobachteten Andrew Fire und Craig Mello jedoch eine drastische und völlig rätselhafte Verstärkung des hemmenden Effekts, wenn sie doppelsträngige RNA-Moleküle (dsRNAs) verwendeten. Die korrespondierenden mRNA-Moleküle fehlten dann, allenfalls Bruchstücke waren noch nachweisbar. Die Expression der zugehörigen Gene wurde damit sehr effektiv verhindert. Offensichtlich war ein anderer Mechanismus am Werk, bei dem doppelsträngige RNA-Moleküle die mRNA nicht einfach blockieren, sondern für deren Abbau durch Enzyme (Nucleasen) sorgen. Das Phänomen sollte später die Bezeichnung RNA-Interferenz (RNAi) erhalten und wurde schließlich auch bei anderen Organismen, z.B. der Fruchtfliege, dem Zebrafisch und in Säugerzellen gefunden.

Es stellte sich bald heraus, dass letztlich kleine dsRNA-Fragmente von 21 bis maximal 28 Oligonucleotiden Länge, so genannte small interfering RNAs (siRNAs), für die RNA-Interferenz verantwortlich sind. Und tatsächlich entdeckte Gegory Hannon 2001 eine Nuclease, Dicer (= Würfelspieler) genannt, die längere dsRNA-Moleküle in siRNA-Fragmente zerlegt. Biologisch gesehen macht ein solches Enzym auch Sinn, denn viele RNA-Viren bilden RNA-Doppelstränge. Ein Abwehrmechanismus, der das virale Erbgut schnell zerstört, ist für befallene Zellen von großem Vorteil.

 

 

Der genetische Fingerabdruck

Jedes Genom ist einzigartig

Neben dem gezielten Aufspüren von Veränderungen in bestimmten Sequenzen ergeben sich aus unserem Wissen um den Aufbau der genetischen Information noch andere Anwendungen. Diese sind vielleicht noch erstaunlicher.

Nach Anfärben mit Fluoreszenzfarbstoffen können DNA-Fragmente im UV-Licht sichtbar gemacht und aus einer Gel-Matrix isoliert werden

Wie oben schon kurz erwähnt ist das Genom der höher entwickelten Organismen nicht unbedingt vollgepackt mit genetischer Information. Beim Menschen wird sogar ein nur verblüffend geringer Teil des Genoms für die Speicherung genetischer Information genutzt. Die niedrigsten Schätzungen liegen bei nur 3%. Über die Funktion der restlichen DNA ist man sich noch nicht so ganz im klaren. Allerdings haben die analytischen Untersuchungen dieses Bereichs bereits zur Entdeckung bestimmter Sequenzen geführt, die in Anordnung und Häufigkeit für jedes Individuum charakteristisch sind. Mit den entsprechenden Gensonden läßt sich daher von der menschlichen DNA ein Bild erhalten, das für jede Einzelperson eindeutig und einmalig ist. Da diese Sequenzen nach den üblichen Regeln vererbt werden, lassen sich so auch verwandtschaftliche Beziehungen klären.

Überführt: Die Einzigartigkeit der Genome führt bei Anwendung geeigneter Analyseverfahren zur Bildung von DNA-Fragmenten charakteristischer Länge. Hier wird eine Mischung von DNAs, die am Tatort eines Verbrechens isoliert wurde (2), mit der DNA von Opfer (3) und potentiellem Täter (1) verglichen. Die Banden der Mischung können bei Anwendung verschiedener Verfahren (A-D) Opfer und Täter eindeutig zugewiesen werden.

Da die Aussagen dieses DNA-Tests ebenso unverwechselbar sind wie ein Fingerabdruck, spricht man international vom DNA-Fingerprinting. Schon aus dem Namen wird klar, dass diese Methode in der Kriminalistik eingesetzt werden kann. Die DNA eines Tatverdächtigen kann mit DNA verglichen werden, die aus Zellen stammt die am Tatort gefunden wurden. Dank der PCR-Methode genügen hier schon einige wenige Zellen als Ausgangsmaterial. Da die Methode hohe Anforderungen an die Durchführung stellt, war sie seit ihrer Entwicklung Mitte der 80er Jahre in der Kriminalistik immer wieder umstritten. Heute hat sie sich als Bestandteil forensischer Untersuchungen fest etabliert.

Das DNA-Fingerprinting ist längst auch unverzichtbar wenn es darum geht, verwandtschaftliche Beziehungen zu klären. Die Genauigkeit des DNA-Fingerprinting ist dabei weitaus höher als die Genauigkeit der klassischen biochemischen Tests. Bei Vaterschaftsprozessen findet die Methode daher ebenso Anwendung wie bei Immigrations-Verfahren, wenn die Klärung verwandtschaftlicher Beziehungen hierfür notwendig ist.

Aber nicht nur beim Menschen kann die Methode eingesetzt werden, sondern generell bei allen Organismen. Besonders in der Tierzucht ergeben sich klare Abstammungsnachweise, was die Sicherheit bei Kauf und Kreuzung deutlich erhöht. Auch in Pflanzen können genetische Marker problemlos nachgewiesen werden und Aufschluß über die erfolgreiche Ein- oder Auskreuzung von Eigenschaften geben. Natürlich sind Mikroorganismen gleichfalls auf diese Art charakterisierbar. Es ist sehr genau feststellbar, ob sich bestimmte Mikroorganismen in einer zu untersuchenden Probe befinden. Das kann dort interessant sein, wo schnelle Aussagen über die Art eines Krankheitserregers gefordert sind. Man kann aber auch Informationen über eine Kontamination von Lebensmitteln gewinnen oder einfach nur sicherstellen, dass ein bestimmter Mikroorganismus auch wirklich der ist, für den man ihn hält.

Insekten-resistente Pflanzen

Dem Insektenfraß fällt eine häufig unterschätzte Menge an Ernteertrag zum Opfer. Pflanzen haben zwar im Lauf der Evolution bestimmte Abwehrstoffe gegen Insekten entwickelt. Den Kulturpflanzen wurden diese Stoffe aber meist weggezüchtet, weil sie oft auch für den Menschen unangenehm sind. In anderen Fällen, wie z.B. beim bekannten Pyrethrum aus einer Chrysanthemenart, werden die pflanzlichen Abwehrstoffe vom Menschen angewendet, allerdings nicht im Pflanzenschutz. Mit Stoffen, die vom Pyrethrum abgeleiteten sind, schützt sich der Mensch vielmehr schon seit langer Zeit selbst vor lästigen Insekten.

Allerdings hat man auch für den Schutz von Pflanzen ein Prinzip der Natur nutzbar machen können. Es stammt aus dem Bereich der Interaktion von Mikroorganismen und Insekten. Bestimmte Bakterien haben die Fähigkeit entwickelt, in Zeiten der Nahrungsknappheit in eine Art unbegrenzten Winterschlaf zu verfallen. Dazu umgeben sie sich mit einer festen Hülle, die sie gegen die Umwelt abschirmt und vor Austrocknung bewahrt. Einige Stämme von Bacillus thuringiensis, einem besonders gut untersuchten Bakterium, haben nun in dieser Hülle ein Protein, das für die Larven bestimmter Insekten sehr giftig ist. Man hat sich diese Tatsache schon seit vielen Jahrzehnten zunutze gemacht, indem die Bakterien in großen Mengen angezüchtet und als eine Art lebendes Insektizid auf den Feldern versprüht worden sind. Da das Protein in seiner Wirkung sehr spezifisch ist, weist es in der Natur nur sehr geringe Nebenwirkungen auf. Für den Menschen ist das bakterielle Protein vollkommen harmlos.

Mit der Verfügbarkeit gentechnischer Methoden ließ sich nun ein anspruchsvoller Gedanke verwirklichen. Statt das insektizide Protein auf dem Umweg über die Bakterien an die Pflanzen zu bringen, konnte man das Protein nach Übertragung des entsprechenden Gens von den Kulturpflanzen selbst herstellen lassen. Wenn die Insektenlarven nun mit dem Fraß beginnen, nehmen sie mit dem Pflanzenmaterial auch das für sie toxische Protein auf. Innerhalb kurzer Zeit sterben sie daran.

Mit diesem Vorgehen werden zum einen die Kosten bei der Anzucht der Bakterien vermieden, vor allem aber witterungsbedingte Verluste. Denn nach dem Aufsprühen der Bakterien auf die Pflanzen besteht die Gefahr, dass ein kräftiger Regenguß die Hauptmenge wieder herunterspült. Es gibt zwar Wege, dies so gut es geht zu vermeiden. Aber die beste Möglichkeit besteht natürlich darin, das Insektizid in der Pflanze selbst zu haben.

Insekten-resistente Sorten mit entsprechenden gentechnischen Veränderungen gibt es hauptsächlich von Baumwolle und Mais. Für den Erfolg und die Marktdurchdringung gilt ähnliches wie bei den Herbizid-resistenten Varietäten. Das Prinzip hat sich seit 1996, vor allem in den USA, gut bewährt. Die gentechnisch veränderten Sorten haben bis zum Jahr 1999 einen immer größeren Marktanteil errungen. Allerdings regt sich gegen den Anbau und die Verwertung der Pflanzen, vor allem in Europa, Widerstand. Es bleibt daher für die Zukunft abzuwarten, wie sich die entsprechenden Anbauflächen entwickeln werden.

Tissue Engineering

Anwendungsgebiet: Blut, Herzklappen, Gefäße

Blut

Momentan befinden sich einige Blutersatzprodukte in der Entwicklung, die besonders bei Transfusionen in der Notfallmedizin bzw. bei großen chirurgischen Operationen zum Einsatz kommen. Vorteile des artifiziellen Blutes gegenüber “normalen” Spenderblut sind die bessere Haltbarkeit, die Vermeidung von Blutgruppen-Unverträglichkeitsreaktionen und das geringe Risiko an bakteriellen und viralen (z.B. durch HCV, HIV u.a.) Kontaminationen. Verbesserte Diagnostikverfahren konnten in den letzten Jahren zwar das Risiko einer Bluttransfusions-bedingten Infektion stark reduzieren, doch erscheint die Verfügbarkeit eines sicheren Blutersatzstoffes vor allem für die Notfallmedizin weiterhin sehr attraktiv.

Man unterscheidet zwei Typen von Blutersatzprodukten: zellfreie Hämoglobin-basierte Sauerstoffträger und Perfluorcarbon-Emulsionen.
Seit den 1970er Jahren versuchen Wissenschaftler, zellfreies menschliches Hämoglobin als Blutersatzstoff zu verwenden, doch treten immer wieder Probleme in der klinischen Anwendung auf, die aufgrund der geringen Halbwertszeit und der hohen Sauerstoff-Affinität des freien Hämoglobins im Körper zu erheblichen Nebenwirkungen im Patienten führen (Nierentoxizität, Abdominalschmerzen, u.a.). Forscher versuchen nun, diese Probleme durch gezielte chemische Modifikation des Hämoglobins, Polymerisierung der Hämoglobinmoleküle zu größeren Komplexen oder der Kopplung an große Moleküle (z.B. Dextran, Polyethylenglykol u.a) bzw. antioxidierende Enzyme (z.B. Superoxid-Dismutase), zu umgehen. Einige Arbeitsgruppen “verpacken” den Blutfarbstoff auch in Nanokapseln, die aus biodegradierbaren Polymeren aufgebaut sind. Einige Beispiele von modifizierten Hämoglobinprodukten befinden sich bereits in der klinischen Phase (Polyheme; Northfield Laboratories, Hemopure; Biopure und Hemolink; Hemosol).

Ein vielversprechender und kostengünstigerer Ansatz könnte auch der Einsatz von bovinem (vom Rind) Hämoglobin darstellen, um von menschlichen Blutkonserven unabhängig zu sein. Allerdings wirft der Gebrauch von Rinderhämoglobin im Zeitalter von BSE und Creutzfeldt-Jakob-Erkrankung berechtigte Fragen nach der Sicherheit dieser “Ressource” auf. Die Herstellung von rekombinantem, menschlichen Hämoglobin in gentechnisch modifizierten Bakterien könnte hier einen Ausweg aus dem Dilemma bieten, doch scheint bis heute der Kostenfaktor die Umsetzung dieses Verfahrens im industriellen Maßstab zu verhindern.

Perfluorcarbon-Emulsionen werden heute bei Frühgeborenen mit Atemnot und bei Herzoperationen eingesetzt. Einige Produkte befinden sind bereits auf dem Markt bzw. in einer späten klinischen Phase (Fluosol DA und Oxygent; Alliance Pharmaceuticals).

Herzklappen

Für zahlreiche Patienten ist die Aussicht auf Heilung von defekten Herzklappen, Herzmuskel bzw. Herzgefäßen mit Hilfe des TE inzwischen in greifbare Nähe gerückt. Aufgrund der begrenzten Zahl an menschlichen Spenderorganen, sehen einige Forscher aber auch in der Xenotransplantation (Transfer von Zellen, Geweben oder Organen von einer Spezies in eine andere) eine attraktive Möglichkeit, den fehlenden Bedarf an Spendermaterialien zukünftig zu begegnen.
Hier erscheinen auf den ersten Blick Primaten als geeignete Spender in Frage zu kommen, wobei die hohen Kosten für Tierzucht und -haltung und die Gefahr einer Übertragung human-pathogener Krankheitserreger eher gegen den Einsatz solcher Organe in der Praxis sprechen. Organe aus dem Schwein bieten hier eine Alternative, vor allem da diese Spezies über eine ähnliche Physiologie wie der Mensch verfügt und es inzwischen auch genetisch modifizierte Schweine gibt, die z.B. immunogene Strukturen (a-1,3-Galaktose) auf den Oberflächen ihrer Zellen nicht mehr exprimieren (“Knock-out” Tiere der Firma PPL Therapeutics, UK). Auf diese Weise werden Immunreaktionen des Körpers gegen das tierische Organ weitgehend unterbunden. Abgesehen von ethischen Aspekten, besteht auch hier ein Restrisiko tierische, endogene Viren (Retroviren wie z.B. PERV) mit dem Spenderorgan zu übertragen.

Die in vitro Rekonstruktion des Herzmuskels ist heute lediglich bis zum Tierversuch fortgeschritten. Sie setzt die dreidimensionale Gewebekultivierung von Herzellen (Kardio-Myocyten) voraus, die man vorher durch eine Biopsie gewonnen hat. Da auf diese Weise relativ wenige Zellen isoliert werden können, arbeiten Forscher weltweit an der Gewinnung von Zellmaterial durch Überführung von Vorläuferzellen, Stammzellen aus dem Knochenmark oder embryonalen Stammzellen (Population Flk1+) in großen Mengen an Herzzellen. Als Stützmatrix kommen verschiedene biodegradierbare Materialien aus Kollagen, Gelatine, Alginat oder Polyglykolsäure, u.a. zum Einsatz, die mit Herzzellen besiedelt werden. Während der Kultivierung unterstützen spezifische Wachstumsfaktoren und andere Bestandteile der extrazellulären Matrix die Vermehrung und Differenzierung der Zellen in die unterschiedlichen Zelltypen des Herzens, die die verschiedenen Funktionen des Organs wahrnehmen (Kontraktion/ glatte Muskelzellen, Stützfunktion/ Endothelzellen).

Herzklappen, die mit Hilfe von TE entwickelt werden, stehen heute weltweit kurz vor der Testung in der Klinik. Hierbei dienen z.B. Herzklappen aus dem Schwein als Gerüst für die Konstruktion einer neuen Herzklappe (siehe dazu auch Entwicklung des TE). Die tierischen Zellen werden enzymatisch vom Kollagengerüst der tierischen Klappe entfernt und anschließend in speziellen Reaktorgefäßen mit menschlichen Zellen besiedelt. Da die patienteneigenen Zellen nicht als körperfremd vom Immunsystem erkannt werden, wird eine Abstoßungsreaktion im Körper verhindert. Außerdem können diese Klappen zu einem gewissen Grad mitwachsen, d.h. auch in Kindern muss die transplantierte Herzklappe nicht regelmäßig erneuert werden.

Gefäße

Für alle TE Ansätze stellt sich die Frage, wie die Implantate während des Heilungsprozesses im Körper des Patienten ausreichend mit Sauerstoff und Nährstoffen versorgt werden. Hier spielt also die Blutgefäßbildung des Gewebes eine große Rolle, die von der Sprossung (Vaskularisierung) und Bildung neuer Gefäße (Angiogenese) abhängig ist. Im Tierversuch konnte bereits gezeigt werden, dass Gerüstsubstanzen, die eine kontinuierliche Freisetzung von Faktoren wie VEGF (vascular endothelial growth factor) und PDGF (platelet-derived growth factor) induzieren, zur Induktion und Beschleunigung des natürlichen Angiogeneseprozesses beitragen. Auch für das cardiovasculäre Tissue Engineering, bei dem es unter anderem um die Entwicklung autologer (körpereigener) Herzklappenprothesen sowie autologer Gefäße als Bypassmaterial in der Herz- und Gefäßchirurgie geht, ist die Frage der biologischen Gefäßneubildung von großem Interesse. Gegenwärtig werden bei der Durchführung einer Bypassoperation dem Patienten zum Beispiel Venen aus Armen und Beinen als Transplantat entnommen. Diese körpereigenen Venen sind jedoch im Einzelfall nicht immer in ausreichendem Maße verfügbar oder von zu geringer Qualität (z.B. bei ausgeprägter Venenschwäche). Vor allem die zunehmende Anzahl an Reoperationen mit dem bereits erfolgten Verbrauch autologen Gefäßersatzmaterials ist oft der limitierende Faktor. Die Nutzung der körpereignen Gefäße ist darüber hinaus für den Patienten aufwendig und komplikationsträchtig. Alternativ stehen Kunststoffprothesen zur Verfügung, mit allen Schwierigkeiten, die auch solche Implantate für den Organismus bedeuten. Über 30 % der in der Herzchirurgie eingesetzten Venenbypässe sind qualitativ nicht ausreichend gut. Mit den Methoden des Tissue Engineerings wird die Entwicklung und klinische Etablierung eines körpereigenen biologischen oder biohybriden Gefäßtransplantats in vielen Labors vorangebracht und erste klinische Versuche bestätigen diese eingeschlagene neue Richtung.

Directories of German Biotech Companies

Directories of German Biotech Companies

German Biotechnology Organisations and Organisations Having Biotech Companies as Members

International Directories Referring to German Biotech Companies

Biotech Companies in Germany

Biotech Companies in Germany

biotechnology company is a company whose products or services primarily use biotechnology methods for their production, design or delivery. The United Nations Convention on Biological Diversity defines ‘biotechnology’ as: “Any technological application that uses biological systems, living organisms, or derivatives thereof, to make or modify products or processes for specific use.”[1] In other words, biotechology can be defined as the mere application of technical advances in life science to develop commercial products.

Contents

  • 1 Indepenent biotechnology companies
  • 2 Biotechnology companies
  • 3 See also
  • 4 References
  • 5 External links

Indepenent biotechnology companies

  • The following is a list of the top 25 independent biotechnology companies listed on a stock exchange ranked by Market Capitalization in Q2 of 2012.[2] It additionally details their market capitalization in Q2 of the previous year (2011), from which the change in value over the year can be calculated.
  • Note that it does not include biotechnology companies that are now owned by, or part of, larger pharmaceutical groups – such as Genentech (owned by Roche), Genzyme (Sanofi), or MedImmune (AstraZeneca). It should be viewed as an update and complementary to the previous table below.
Rank 2012 Company Country Market Cap in 2012 (USD billions) Market Cap in 2011 (USD billions) % Change over year (Q2-Q2) Website
1 Novo Nordisk Denmark 76.92 60.09 28.0% novonordisk.com
2 Amgen USA 60.09 49.72 20.9% amgen.com
3 Gilead Sciences USA 40.16 32.68 28.5% gilead.com
4 Biogen Idec USA 34.26 25.6 28.5% biogenidec.com
5 Teva Pharmaceutical Industries Israel 34.23 42.96 -20.3% tevapharm.com
6 Baxter International USA 32.27 33.36 -3.3% baxter.com
7 Celgene USA 28.38 27.52 3.1% celgene.com
8 Merck KGaA Germany 21.16 20.14 5.1% merckgroup.com
9 CSL Australia 21.11 18.33 15.2% csl.com.au
10 Alexion Pharmaceuticals USA 18.85 10.48 79.9% alxn.com
11 Vertex Pharmaceuticals USA 10.64 10.79 -1.4% vrtx.com
12 Regeneron USA 11.3 5.09 122.0% regeneron.com
13 Forest Laboratories USA 8.87 9.09 -2.4% frx.com
14 UCB Belgium 8.77 6.84 28.2% ucb.com
15 Élan Ireland 8.63 6.67 29.4% elan.com
16 BioMarin Pharmaceutical USA 5.35 3.32 61.1% biomarinpharm.com
17 Dr. Reddy’s Laboratories India 5.35 5.03 6.4% drreddys.com
18 Amylin Pharmaceuticals § USA 5.06 1.74 190.8% amylin.com
19 Onyx Pharmaceuticals USA 5.06 2.1 141.0% onyx.com
20 Actelion Switzerland 4.65 5.02 -7.4% actelion.com
21 Warner Chilcott Ireland 4.49 5.69 -21.1% wcrx.com
22 Ranbaxy Laboratories India 3.71 4.08 -9.1% ranbaxy.com
23 Medivation USA 3.65 0.683 433.4% medivation.com
24 ARIAD Pharmaceuticals USA 3.18 1.58 101.3% ariad.com
25 Seattle Genetics USA 2.92 1.89 54.5% seagen.com

§ – Acquired by Bristol-Myers Squibb in a $7 billion deal completed Aug 8 2012 (therefore no longer independent in this list going forward).

NOTE: Market Cap is an indication of the perceived value of the company (&/or its technology) and not necessarily a measure of its size, sales or number of employees; it is indicative of both current and future scale and profitability of the company. The year-on-year change in its value is indicative of the (real or perceived) performance or progress of that company over that year.

Biotechnology companies

  • The following is a list of the top 100 companies ranked by revenue (2006).[3] The first nine companies qualify for the list of the top 50 pharmaceutical companies.

Examining the list of the top 100 such companies, below, shows that many have negative income. This is consistent with the notion that only one in ten biotechnology companies were considered profitable in mid-2005.[4]

Rank 2006 Company Country Revenue in 2006 (USD millions) R&D in 2006 (USD millions) Net income/ (loss) in 2006 (USD millions) Employees in 2006
1 Amgen USA 14,268.0 3,366.0 2,950.0 20,100
2 Genentech USA 11,724.0 2,995.0 2,740.0 10,001+
3 Genzyme USA 3,187.0 650.0 (16.8) 9,000+
4 UCB Belgium 3,169.6 772.6 461.1 8,477
5 Gilead Sciences USA 3,026.1 383.9 (1,190.0) 7,575
6 Serono Switzerland 2,804.9 560.5 735.4 4,775
7 Biogen Idec USA 2,683.0 718.4 217.5 3,750
8 CSL Australia 2,148.3 119.1 86.8 2,895
9 Cephalon USA 1,764.1 403.4 144.8 2,515
10 MedImmune USA 1,276.8 448.9 48.7 2,359
11 Celgene USA 898.9 258.6 69.0 1,864
12 Abraxis BioScience USA 765.5 96.9 (46.9) 1,734
13 Actelion Switzerland 754.6 169.0 192.4 1,550
14 ImClone Systems USA 677.8 112.1 370.7 1,287
15 Amylin Pharmaceuticals USA 510.9 222.1 (218.9) 1,100
16 Millennium Pharmaceuticals USA 486.8 318.2 (44.0) 1,073
17 PDL BioPharma USA 414.8 260.7 (130.0) 993
18 OSI Pharmaceuticals USA 375.7 176.7 (582.2) 962
19 MGI Pharma USA 342.8 100.1 (40.2) 947
20 Pharmion USA 238.6 70.1 (91.0) 793
21 Nektar Therapeutics USA 217.7 149.4 (154.8) 770
22 Vertex Pharmaceuticals USA 216.4 371.7 (206.9) 760
23 Biocon India 200.3 30.5 43.5 1,838
24 Cubist Pharmaceuticals USA 194.7 57.4 (0.4) 746
25 Enzon Pharmaceuticals USA 185.7 43.5 21.3 722
26 QLT Canada 175.1 56.4 (101.6) 653
27 ViroPharma USA 167.2 19.2 66.7 651
28 Alkermes USA 166.6 89.1 3.8 617
29 Crucell Netherlands 165.3 84.9 (110.0) 611
30 United Therapeutics USA 159.6 57.6 74.0 585
31 LifeCell USA 141.7 16.5 20.5 573
32 Ligand Pharmaceuticals USA 141.0 41.9 (31.7) 540
33 Myriad Genetics USA 114.3 83.8 (38.2) 511
34 Exelixis USA 98.7 185.5 (101.5) 500
35 Cangene Canada 96.8 22.1 11.6 498
36 InterMune USA 90.8 103.8 (107.2) 492
37 Nabi Biopharmaceuticals USA 89.9 37.6 (58.7) 487
38 BioMarin Pharmaceutical USA 84.2 66.7 (28.5) 417
39 Lexicon Pharmaceuticals USA 72.8 106.7 (54.3) 410
40 Progenics Pharmaceuticals USA 69.9 61.7 (21.6) 410
41 Innogenetics Belgium 67.5 32.1 (31.5) 371
42 Idenix Pharmaceuticals USA 67.4 96.1 (75.1) 359
43 MorphoSys Germany 66.6 21.9 7.6 336
44 Omrix Biopharmaceuticals USA 63.8 3.4 23.1 335
45 Regeneron Pharmaceuticals USA 63.4 137.1 (102.3) 323
46 Acambis UK 57.0 68.2 (30.4) 285
47 Tanox USA 56.1 53.4 (2.6) 285
48 ViaCell USA 54.4 14.0 (21.0) 282
49 Indevus Pharmaceuticals USA 50.5 43.2 -50.6 279
50 Medarex USA 48.6 194.5 (181.7) 277
51 NPS Pharmaceuticals USA 48.5 68.4 (112.7) 276
52 Monogram Biosciences USA 48.0 19.0 (38.7) 274
53 Oscient Pharmaceuticals USA 46.2 12.4 (78.5) 267
54 Array BioPharma USA 45.0 33.4 (39.6) 263
55 AEterna Zentaris Canada 41.4 28.7 33.4 260
56 IsoTis Switzerland 40.7 7.7 (18.5) 255
57 Enzo Biochem USA 39.8 7.9 (15.7) 255
58 CuraGen USA 39.6 58.5 (59.8) 254
59 Neurocrine Biosciences USA 39.2 97.7 (107.2) 254
60 MediGene Germany 38.4 26.7 (8.7) 248
61 Life Therapeutics Australia 37.6 0.1 (31.2) 245
62 Inspire Pharmaceuticals USA 37.1 42.5 (42.1) 238
63 CV Therapeutics USA 36.8 135.3 (274.3) 233
64 Cerus USA 35.6 29.5 (4.8) 208
65 SciClone Pharmaceuticals USA 32.7 14.1 0.7 197
66 ImmunoGen USA 32.1 40.9 (17.8) 197
67 Protherics UK 30.9 11.8 (16.5) 196
68 Arena Pharmaceuticals USA 30.6 103.4 (88.3) 195
69 Vernalis UK 30.1 71.7 (78.2) 192
70 Bavarian Nordic Denmark 29.5 19.9 (27.1) 191
71 Xoma USA 29.5 52.1 (51.8) 189
72 GPC Biotech Germany 28.5 81.3 (80.4) 180
73 Micromet USA 27.6 28.3 0.0 171
74 Targacept USA 27.5 21.8 (1.2) 170
75 Carrington Laboratories USA 27.4 5.8 (7.6) 166
76 Acorda Therapeutics USA 27.4 12.1 (60.0) 158
77 Anika Therapeutics USA 26.8 3.6 4.6 156
78 Human Genome Sciences USA 25.8 209.2 (251.2) 151
79 Dusa Pharmaceuticals USA 25.6 6.2 (31.3) 150
80 ZymoGenetics USA 25.4 128.5 (130.0) 150
81 Maxygen USA 25.0 49.1 (16.5) 147
82 Isis Pharmaceuticals USA 24.5 80.6 (45.9) 133
83 Genmab Denmark 23.9 90.6 (77.4) 128
84 BioSciMed USA 23.9 11.6 (1.0) 126
85 Bioniche Life Sciences Canada 24.1 11.9 (1.0) 127
86 Vitrolife Sweden 23.2 3.3 2.1 124
87 Coley Pha
91 Medivir Group Sweden 18.8 39.7 (29.7) 88
92 Peptech Australia 18.7 4.6 3.8 85
93 Ambrilia Biopharma Canada 17.4 8.3 (2.1) 85
94 Cytogen USA 17.3 7.3 (15.1) 85
95 Replidyne USA 16.0 38.3 (34.6) 79
96 Sinovac Biotech China 15.4 0.3 (0.7) 67
97 Trimeris USA 15.2 18.3 7.4 64
98 Avanir Pharmaceuticals USA 15.2 29.2 (62.6) 64
99 Adolor USA 15.1 56.7 (69.7)

 

 

 

Quelle: Wikipedia http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_biotechnology_companies

51

 

 

World, European and German pharmaceutical markets

 

World, European and German pharmaceutical markets

Abr.: WM = world market; EU = European market; US = US market; D = German market

world pharmaceutical market (in US$ bn)

Year 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004
forecast 292.0 294.8 304.2 338.0 373.0 406.9 438.0 469.4 505.8
IMS global sales 337.2 354.0 392.0 430.3 491.8
IMS audited sales 295.9 321.8 364.2 400.6 466.3
sources: Global Pharma Forecasts and IMS

 

generics

- US$ 84bn worth of blockbuster products will lose US patent protection by 2008
- Biologicals worth US$ 15bn in 2003 sales will lose US patent protection by 2007
- Renenues of Top10 generics companies (2002): US$ 10.64 bn

generic biologics are estimated to have reached $30M in 2003, growth is expected to continue at an annual rate of 135% to 2010. By 2010, the market will grow to approximately $12B worldwide (Research & Markets Ltd, 2004)

source: Ernst & Young, Datamonitor

top 20 drug products by sales value (2000) with sales forecast for 2004

download table (pdf file)
source: Nature Reviews Drug Discovery 1, 175-176 (2002)

 

pharma sales through retail pharmacies 01/2003-01/2004

country in US$ m % growth (ref. to US$) % growth at constant exchange rates
world 317,948 14 8
USA 163,157 11 11
Canada 8,862 23 11
Germany 22,748 27 7
France 18,793 27 6
Italy 12,933 22 2
UK 13,177 20 10
Spain 8,980 34 12
Japan (incl. hospitals) 52,825 11 3
Mexico 6,220 2 2
Brazil 4,266 13 13
Argentina 1,594 48 48
source: IMS Strategy Group

pharma sales through retail pharmacies 01/2003-01/2004
according to therapeutic category

therapeutic area in US$ m % growth (ref. to US$) % growth at constant exchange rates
cardiovascular 61,788 15 7
CNS 57,921 19 14
alimentary/ metabolism 46,598 13 7
respiratory 28,185 7 2
anti-infectives 27,025 12 6
muco skeletal 19,972 19 12
genito urinary 17,543 9 4
cytostatics 14,816 18 10
dermatologicals 9,585 11 5
blood agents 10,892 23 14
sensory organs 6,428 15 8
diagnostic agents 5,788 18 10
hormones 5,046 17 9
source: IMS Strategy Group

 

therapeutic categories

Market

Size

Year

Source

WM thrombolytics

US$ 700-800m
US$ 1.2bn

1997
2007

HB, 31 Oct 1996
Decision Resources

WM serum albumin

US$ 1.3bn
US$ 1.5bn

1997
2003

FT, 17 March 1997
P. Reynolds, Biotecnologia

US serum albumin

US$ 1.0bn

2003

Tranxenogen Inc.

WM therapeutic antibodies

US$ 59m
US$ 209m
US$ 323m
US$ 722m
US$ 1336m
US$ 2205m
US$ 2958m
US$ 3567m
US$ 4700m

1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003

Frost & Sullivan, BancBoston

WM HepB vaccines

US$ 1.4bn

1999

FAZ

WM human vaccines

US$ 2.9bn
US$ 7.0bn

1994
2000

Frost & Sullivan

growth hormones

EU: US$ 322m
USA: US$ 366m
Japan: US$ 417m

EU: US$ 451m
USA: US$ 417m
Japan: US$ 445m

1998

2004

Frost & Sullivan

WM cell therapies and tissue repair

cell therapies: US$ 14.572bn
tissue engineering: US$ 3.867bn
relevant proteins and peptides: US$ 1.819bn

2007

Business Communications

WM cell culture systems

US$ 125m
US$ 167.2m

1998
2004

Frost & Sullivan (Rep. 3489)

WM lipid hormones

US$ 14.8bn
US$ 22.2bn

1997
2002

Business Communications

WM anti epileptics

US$ 5.2bn

1997

BASF

WM brust cancer therapeutics

US$ 1.5bn
US$ 2.2bn

1997
2007

Decision Resources, Inc.
Tel +32 2 351 4839

WM RA therapies

US$ 1.1bn
US$ 4.3bn

1997
2007

Decision Resources, Inc.
Tel +32 2 351 4839

WM biologics for RA therapy

US$ 4.0bn

2006

Merril Lynch

WM lipid regulating drugs

US$ 7.7bn
US$ 15.0bn

1997
2007

Decision Resources, Inc.
Tel +32 2 351 4839

WM therapies for benign prostate diseases

US$ 900m
US$ 1.3bn

1997
2007

Decision Resources, Inc.
Tel +32 2 351 4839

WM anti-allergicals (non-OTC)

US$ 3bn
US$ 6bn

1999
2005

Richards Communications (Ashland, OR)

WM osteoporosis therapeutics

US$ 2bn
US$ 9bn

1997
2007

Decision Resources, Inc.
Tel +32 2 351 4839

WM advanced drug delivery systems

US$ 32bn
US$ 53bn

1998
2005

Front Line Strategic Management Consulting

WM vitamin C

US$ 600m

1998

Genencor

production of active pharmaceutical ingredients (API)

total

US$ 49.8bn
US$ 77.4bn

2000
2005

GEN, 22,6, 15-03-2002

brand named products

US$ 43.4bn
85%

2000
2005

GEN, 22,6, 15-03-2002

sales of generics

USA

US$ 21.6bn

2005

GEN, 22,6, 15-03-2002

contract production of pharmaceuticals

WM

US$ 14.8bn

1999

GEN, 22,6, 15-03-2002

pharmaceuticals in Germany

Market

Size

Year

Source

number of drugs on the market

2,300

2001

VFA Statistics 2002

drug sales total

€ 32.9bn

sales through pharmacies
€30.1bn
sales thourgh hospitals

€ 2.8bn

exports
- intermediates
- products

€ 19,832.1m
€ 3,416.8m
€ 16,415.3m

imports
- intermediates
- products

€ 12,388.2m
€ 3.200.9m
€ 9,187.3m

Abr.: C&EN = Chemical and Engineering News, FAZ = Frankfurter Allgemeine Zeitung, FT = Financial Times, GEN = Genetic Engineering News, HB = Handelsblatt, VFA = Association of Research-based Pharmaceutical Companies in Germany (VFA)