Fachgruppe Biochemie
«Proteine bilden die Struktur und die Chemie des Lebens. Ihre enorme Vielfalt, ihre Spezialisierung und ihr Potenzial zur therapeutischen Nutzung sind überwältigend und machen die Biochemie und Bioanalytik zu zukunftsweisenden Fachbereichen.»
Unser Wissen setzen wir in Projekten mit Life-Science-Firmen, der Pharmaindustrie, sowie in Weiterbildungskursen und Lehre um.
Kompetenzen
Rekombinante Proteintechnologie
Pharmazeutisch und biotechnologisch relevante Proteine werden sowohl in prokaryontischen (z.B. E. coli) als auch in eukaryontischen Zellen (z.B. CHO, HEK) exprimiert. Ziel ist dabei, möglichst hohe Expressionsraten des Targetproteins für das Downstream Processing zu erzielen. Wir haben Erfahrung in der Produktion von löslichen Proteinen, inklusive Antikörpern, dem Refolding aus Inclusion Bodies und in der Aufreinigung von Membranproteinen.
Downstream Processing
Im Downstream Processing (DSP) werden verschiedene Verfahren angewandt, um ein hochreines Targetprotein zu erhalten, wie es z.B. für Active Pharmaceutical Ingredients erforderlich ist. Im Mittelpunkt stehen dabei chromatographische Verfahren, daneben werden auch Filtrationsverfahren eingesetzt. Die Prozesse werden so entwickelt, dass ein Scale-Up für GMP Produktion möglich ist.
Im Labormassstab erfolgt die Aufreinigung der rekombinanten Proteine für vorklinische Studien. Neben klassischen DSP Methoden entwickeln wir auch neue Verfahren, wie z.B. das automatisierte Screening von geeigneten Bedingungen zur Aufreinigung von Proteinen unter Anwendung von DoE.
Early Development von Biologics
Die Entwicklung von protein-basierten Therapeutika, wie z.B. monoklonalen Antikörpern, startet in der Regel mit einer Vielzahl von Kandidaten, die z.B. mittels Phage Display oder aus immunisierten Tieren gewonnen wurden. Viele dieser Kandidaten erfüllen jedoch die gewünschten Anforderungen hinsichtlich Spezifität, Affinität und Löslichkeit nicht ausreichend, um ein sicheres und marktfähiges Medikament für Patienten damit zu entwickeln. In sogenannten Developability Assessments testen wir die Kandidaten auf Ihre Eignung zur Entwicklung als Medikament mit diversen orthogonalen Methoden. Daneben unterstützen wir die Biotech- und Pharma-Firmen bei der Charakterisierung der ausgewählten Lead-Kandidaten. Unsere entwickelten Methoden werden im Anschluss in der Quality Control während der GMP Produktion eingesetzt. Wir haben Erfahrung im Developability Assessment sowohl von mono- und bispezifischen Antikörpern als auch von Antibody Drug Conjugates (ADC).
Bioanalytik
Wir verwenden verschiedenste bioanalytische Methoden für die detaillierte Charakterisierung von Proteinen und Glykanen. Die Komplexität von Proteinen erfordert eine umfangreiche Analytik, um gesicherte Aussagen zur therapeutischen Wirksamkeit, Pharmakokinetik, Immunogenität, Proteinfaltung und Stabilität zu erhalten. Mit unserem LC-MS/MS (ESI-Q-TOF) können wir exakte Massen bestimmen und Informationen zu Sequenzen und posttranslationalen Modifikationen der Proteine generieren. Rekombinante Proteine enthalten oft komplexe Glykosylierungen, deren detaillierte Untersuchung wir mittels massenspektrometrischer, kapillarelektrophoretischer und ionenchromatographischer Methoden durchführen.
Mittels Surface Plasmon Resonance Spektroskopie werden in einer markerfreien Echtzeit-Messung Ligand-Analyt Interaktionen untersucht, um Assoziations- und Dissoziationsgeschwindigkeitskonstanten, und damit Affinitäten, zu bestimmen.
Im Rahmen eines 5-jährigen Horizon2020 Projektes mit 13 europäischen Partnern sind wir verantwortlich für die Analytik der Glykanstrukturen pflanzlicher Protein-basierter Toxine.
Bioinformatik
Kenntnisse über die theoretischen physikochemischen Eigenschaften von Proteinen werden für analytische Experimente benötigt, diese erleichtern die Entwicklung einer Downstream Strategie und geben Aufschluss über die Stabilität des Produktes. Da keine der zurzeit angebotenen Softwareapplikationen alle Anforderungen zufriedenstellend abdecken kann, wurde eine eigenständige Web-App mit vollständigem Funktionsumfang entwickelt.
Forschung & Entwicklung
Das Team der Fachgruppe Biochemie führt angewandte Wissenschaft im Rahmen von Forschungs- und Entwicklungsprojekten, Bachelor- und Masterarbeiten in Kooperation mit Industriepartnern durch. Dabei nutzen wir unsere Erfahrung in den Kompetenzbereichen Rekombinante Proteintechnologie, Downstream Processing, Early Development von Biologics und Bioanalytik und die Infrastruktur unserer hervorragend ausgerüsteten Labore.
Studium
Im Bachelorstudiengang stehen die Vorlesungen Biochemie 1 - 4, Bioanalytik und das Biochemische Praktikum unter Verantwortung der Fachstelle Biochemie und Bioanalytik. Das Vertiefungspraktikum im 6. Semester und die anschliessende Bachelorarbeit beinhalten Fragestellungen aus unseren Kompetenzschwerpunkten.
Im Masterstudiengang in der Vertiefung «Chemistry for the Life Sciences» führen wir das Modul Big Active Molecules mit der Vorlesung «Recombinant Proteins as Therapeutics» und dem Forschungspraktikum «Downstream Processing & Analytics» in den Laboren der Fachgruppe Biochemie durch. Die Themen der Master Theses orientieren sich an aktuellen Fragestellungen unserer F&E Projekte.
Team
Studierende
Jon Grolimund (MSc)