AUTHORS
Mozgovicz, M., Jungbauer, A., & Lingg, N.
Die genaue und schnelle Messung von Antikörpern wie Immunglobulin G (IgG) ist entscheidend für die Entwicklung und Produktion lebensrettender Medikamente, insbesondere jener, die aus menschlichem Blutplasma gewonnen werden. Bisherige Methoden sind oft zeitaufwendig. Forschende präsentieren eine neue, effiziente Methode zur schnellen und präzisen Bestimmung von IgG aus Blutplasma mittels Affinitätschromatographie. Diese innovative Technik verkürzt die Analysezeit pro Probe auf nur 2,5 bis 5 Minuten und ermöglicht eine direkte Quantifizierung ohne Verdünnung. Dadurch wird die Qualitätskontrolle in der Herstellung von Biopharmazeutika erheblich beschleunigt und vereinfacht, was letztlich zu einer effizienteren und sichereren Versorgung mit wichtigen Medikamenten beiträgt. Es ist eine vielversprechende Alternative für Hochdurchsatz-Anwendungen.
Einleitung: warum schnelle Antikörpermessung so wichtig ist
Immunglobulin G (IgG) sind wichtige Abwehrproteine unseres Immunsystems, die eine zentrale Rolle bei der Bekämpfung von Krankheitserregern spielen. Medikamente, die diese Antikörper enthalten – wie beispielsweise Intravenöse Immunglobuline (IVIG) – sind für viele Patientinnen und Patienten mit Immundefekten oder Autoimmunerkrankungen lebensrettend. Die Herstellung dieser Biopharmazeutika, oft aus menschlichem Blutplasma, erfordert eine äußerst präzise und effiziente Qualitätskontrolle. Bisherige Standardmethoden, wie die Nephelometrie, sind zwar etabliert, aber oft zeitaufwendig und weniger flexibel für moderne, hochautomatisierte Produktionsprozesse. Hier setzt die Arbeit von Forschenden der Universität für Bodenkultur Wien (BOKU) und des Austrian Centre of Industrial Biotechnology (acib) an, die eine neue Methode für die schnelle und zuverlässige Messung von IgG entwickelt haben. Ihre Ergebnisse wurden im Fachjournal Preparative Biochemistry & Biotechnology veröffentlicht.
Traditional methods, such as nephelometry (which measures light scattering), often struggle with speed, sample compatibility, and meeting the high-throughput demands of large-scale biopharmaceutical production.
Die Innovation: Affinitätschromatographie auf Hochtouren
Die Forschenden um Markus Mozgovicz, Alois Jungbauer und Nico Lingg haben eine Methode mittels Affinitätschromatographie teilvalidiert, die eine attraktive Alternative darstellt. Bei dieser Technik werden Moleküle – in diesem Fall IgG-Antikörper – anhand ihrer spezifischen Bindungseigenschaften an ein spezielles Material (die sogenannte stationäre Phase) getrennt und gemessen. Das Team setzte dafür das kommerziell erhältliche POROS CaptureSelect FcXP-Harz ein. Dieses Material ist speziell für die schnelle und effiziente Reinigung von rekombinantem humanem IgG optimiert und zeichnet sich durch seine robuste, mechanisch stabile Struktur und große Poren aus, die eine schnelle Diffusion und damit kurze Analysezeiten ermöglichen.
Bahnbrechende Ergebnisse für die Praxis
Die zentrale Stärke der neuen Methode ist ihre Geschwindigkeit und Präzision:
- Rasante Analysezeiten: Die Analysezeit pro Probe konnte auf nur 5 Minuten gesenkt werden. Durch eine Optimierung des Flussrates gelang es sogar, eine Zykluszeit von 2,5 Minuten zu erreichen. Dies ist eine signifikante Verbesserung gegenüber früheren affinitätschromatographischen Methoden, die oft 5 Minuten oder länger benötigten.
- Breiter Messbereich: Die Methode erlaubt eine lineare Quantifizierung von IgG in einem Bereich von 4 Mikrogramm (µg) bis 260 µg pro Probe. Das Besondere daran: IgG kann direkt aus menschlichem Plasma quantifiziert werden, ohne vorherige aufwendige Verdünnungsschritte, was den Prozess weiter vereinfacht und beschleunigt.
- Hohe Zuverlässigkeit: Die Methode zeigte eine ausgezeichnete Präzision mit einer relativen Standardabweichung (%RSD) zwischen 1 % und 5 % und eine sehr gute Wiederfindung von durchschnittlich 99 %. Auch „Matrixeffekte“, also Einflüsse anderer Bestandteile des Plasmas auf das Messergebnis, waren minimal und beeinträchtigen die Messgenauigkeit nicht wesentlich.
Nutzen für Gesellschaft, Wirtschaft und Forschung
Diese innovative Methode hat weitreichende Implikationen:
- Effizientere Medikamentenproduktion: Die schnelle und präzise IgG-Quantifizierung ist ideal für die sogenannte In-process-Control und das At-line-Monitoring in der großtechnischen Herstellung von Biopharmazeutika. Das bedeutet, dass die Qualität der Produkte direkt während des laufenden Produktionsprozesses überwacht werden kann. Dadurch können Probleme schneller erkannt und behoben, Produktionsabläufe optimiert und letztlich die Herstellung von lebenswichtigen Medikamenten wie IVIG beschleunigt werden.
- Senkung der Kosten: Effizienzsteigerungen in der Produktion können dazu beitragen, die Herstellungskosten zu senken, was die Verfügbarkeit von Medikamenten potenziell erhöht.
- Reduktion von Wissenschaftsskepsis: Solche konkreten Anwendungsbeispiele zeigen der Öffentlichkeit unmittelbar den Nutzen von wissenschaftlicher Forschung für den Alltag und tragen dazu bei, Vertrauen in die Wissenschaft zu schaffen.
- Stärkung des Forschungsstandorts Österreich: Diese Entwicklung unterstreicht die herausragende Expertise der österreichischen Forschungseinrichtungen, insbesondere der BOKU und des acib, im Bereich der Biotechnologie. Die Fähigkeit, solche fortschrittlichen analytischen Methoden zu entwickeln, stärkt Österreichs Position als wichtiger Akteur im internationalen Wettbewerb der Biopharmazeutika-Entwicklung und -Herstellung. Es fördert Innovation und Wertschöpfung im Land.
Die Forschenden haben mit dieser Arbeit einen wichtigen Schritt zur Etablierung einer schnellen, robusten und hochdurchsatzfähigen Methode zur IgG-Quantifizierung getan, die das Potenz