Der Aufbau einer innovativen Technologieplattform „Clinical Proteomics Krems“, in der mit hochauflösender Massenspektrometrie neueste Proteomik-Technologien etabliert und für die patientenspezifische Analytik in klinischen Studien entwickelt werden, steht im Fokus der Stiftungsprofessur. Die IMC Fachhochschule Krems hat durch die Schaffung des Forschungsinstituts Krems Bioanalytics (IKB) am Technologie- und Forschungszentrum der Ecoplus in den letzten Jahren bereits eine Kernkompetenz auf dem Gebiet der Immunogenität von biologischen Therapeutika und Vakzinen entwickelt. Durch die Stiftungsprofessur soll die technologische Expertise in diesem Forschungsbereich massiv ausgebaut und um den Schwerpunkt Biomarker erweitert werden. Zentrales Instrument für diesen Ausbau ist eines der leistungsstärksten Massenspektrometer, das von der IMC FH Krems kürzlich erworben wurde.
Goldstandard in der Massenspektrometrie
Die neue Orbitrap Eclipse ist das derzeit modernste Massenspektrometer für die Proteinanalyse. Es ist maßgeschneidert für einen Forschungs- und Entwicklungsstandort, da es die flexible Analyse verschiedenster Moleküle mit unterschiedlichsten Methoden und hoher Sensitivität und Auflösung unterstützt. „Zusätzlich zum breiten Spektrum an Proben ermöglicht die Orbitrap-Eclipse-Plattform die Kombination verschiedenster Trennungs-, Fragmentierungs- und Massenbestimmungstechniken und erlaubt somit die Etablierung maßgeschneiderter Analysestrategien für spezifische Problemstellungen. Diese technische Flexibilität wie auch die Breite an möglichen Analyten macht die Orbitrap Eclipse zu einem einzigartigen Massenspektrometer für den Forschungs- und Entwicklungsbetrieb“, ist Franz Herzog hörbar begeistert.
Breites Einsatzspektrum
Grundsätzlich misst ein Massenspektrometer die Masse geladener Teilchen (Ionen), wobei das Spektrum von kleinen Molekülen wie Arzneimittelwirkstoffen und Produkten aus der Erdölverarbeitung bis zu Biomolekülen wie Proteinen, Lipiden, Nukleinsäuren und deren Bausteinen reicht. „Am IKB wird vorerst eine Proteomik-Technologieplattform etabliert, die die State-of-the-Art Analyse von Proteinbruchstücken, den Peptiden (Bottom-up) und von intakten Proteinen (Top-down) ermöglichen wird“, erklärt Franz Herzog. Zunächst liegt der Fokus auf der Analyse von Proteininteraktionen, um die exakte Lokalisierung der Bindungsstelle zu identifizieren und um die Affinität dieser Bindung abzuschätzen. „Das ist im Falle der Antigen-Antikörper-Interaktion für die Impfstoffherstellung oder im Falle der Bildung von Antikörpern gegen Biotherapeutika wichtig, um die Immunogenität des Biotherapeutikums für die Wirkstoffentwicklung abzuschätzen“, ergänzt der Biochemiker. Weiters soll die Charakterisierung von Proteinmodifikationen in Patientenproben die Identifizierung neuartiger Biomarker ermöglichen, die klinische Anwendung finden können.
In einem zweiten Projekt wird versucht, die Signalübertragungswege in metabolischen Proteinnetzwerken zu entschlüsseln. Die massenspektrometrische Methode zur Analyse von Protein-Protein Bindungsstellen wird hier eingesetzt, um zu verstehen, wie durch einen äußeren Reiz, zum Beispiel die Änderung der Nährstoffe, die Signalübertragung geändert wird, damit sich die Zelle adaptieren kann. „Durch die Zusammenarbeit mit dem Center of Molecular Medicine (CEMM) in Wien können wir mit unserer Technologie aufklären, wie sich durch Änderung der Proteininteraktionen die Zelle an verschiedene Nährstoffangebote anpasst“, freut sich Franz Herzog über hochkarätige Kooperationen. Beide Forschungsschwerpunkte sind von großer medizinischer Relevanz und stehen im Fokus einer Vielzahl von Forschungsprojekten in der pharmazeutischen Industrie.
Starkes Forschungsprofil der IMC FH Krems
Die IMC Fachhochschule Krems hat in den letzten Jahren bereits eine Kernkompetenz entwickelt. Franz Herzog dazu: „Durch die Massenspektrometrie soll die technologische Expertise in diesem Forschungsbereich massiv ausgebaut und in den Schwerpunkten Impfstoffe und Biomarker erweitert werden.“ Durch die wissenschaftliche Bearbeitung dieser Themenfelder ergeben sich daher attraktive Möglichkeiten für Kooperationen mit Biotech- und Pharmafirmen und mit akademischen Einrichtungen. Derartige Analysemethoden werden beispielsweise weltweit im Zuge der COVID-19-Pandemie eingesetzt, insbesondere um die Interaktion des Virus mit dem Zielgewebe zu verstehen und um die Aktivierung von Immunzellen und die Antikörperbildung während einer Infektion zu charakterisieren.
Die Etablierung der neuen „Clinical Proteomics Krems“ Technologieplattform stellt sowohl die umfassende Integration von Lehre und Forschung als auch die nachhaltige Stärkung des Forschungsprofils der IMC Fachhochschule Krems und des Biotechnologie-Standortes Krems sicher. Das IKB reiht sich mit dem Erwerb des Massenspektrometers in eine Reihe renommierter Forschungseinrichtungen in Österreich ein, die über High-End Geräte wie dieses verfügen.
Über das Institut Krems Bioanalytics
Krems Bioanalytics (IKB) ist das Auftragsforschungsinstitut an der IMC Fachhochschule Krems. Das IKB offeriert seit 2014 Auftragsforschung für die pharmazeutische Industrie, Biotech-Firmen und akademische Institutionen. Die Arbeitsgruppen am IKB haben umfassende wissenschaftliche Expertise im Bereich Immunologie, Hämatologie und Onkologie.
Über Franz Herzog
DI Dr. Franz Herzog leitet nunmehr das Labor für biomedizinische Massenspektrometrie am Institute Krems Bioanalytics (IKB) der IMC FH Krems. Herzog hat an der Universität für Bodenkultur in Wien Biotechnologie studiert und promovierte am Research Institute of Molecular Pathologie (IMP) in Molekularbiologie mit einer Arbeit über die Regulation der Zellteilung. An der ETH Zürich entwickelte er als Postdoc im Team von Ruedi Aebersold eine massenspektrometrische Methode zur Charakterisierung von Proteinnetzwerken, die im Wissenschaftsjournal Science veröffentlicht wurde. Als Gruppenleiter am Genzentrum der LMU München nutzte er diese Technologie zur Aufklärung von makromolekularen Komplexen, die die Zellteilung steuern. Seit 2021 forscht und unterrichtet er an der IMC FH Krems.
