"Proteomforschung in Deutschland, ein Konzept für die Zukunft"
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Die Proteomforschung ist heute ein unverzichtbarer, integraler Bestandteil von Grundlagenforschung und krankheitsbezogener Forschung. Die systematische Aufklärung der zellulären Proteinfunktionen - Proteomics - wird die große Herausforderung in den Lebenswissenschaften der nächsten Jahrzehnte sein. Dies wurde weltweit erkannt. Deutschland hat, nicht zuletzt durch die bereits geleistete Förderung und die Gründungsaktivitäten in der Proteomforschung international einen Spitzenplatz erreicht, der nun gesichert und ausgebaut werden muss.
Der in seinen Zellen verborgene Bauplan des Menschen, sein Genom, ist entziffert. Im Anschluss daran hat bereits ein jetzt möglich gewordenes noch gewaltigeres Forschungsprojekt begonnen, in dem es um nichts weniger geht, als das Auffinden aller vom Genom kodierten Bauteile, der Proteine. Diese Moleküle sind es, die jedem lebenden Organismus ihr Aussehen geben und ihn am Leben erhalten. Zelluläre Funktionen werden nicht durch einzelne Proteine ausgeübt, sondern durch Proteinkomplexe, molekulare Maschinen und Netzwerke. Dabei kann dasselbe Protein in unterschiedlichen Zellen und Geweben unterschiedliche Funktionen haben. Es wird heute versucht, in diesen hochkomplexen Prozessen Systeme zu erkennen, die die Grundmechanismen des Lebens erklären (Systembiologie). Das kann jedoch nur auf dem Wege über eine systematische, quantitative Proteomanalyse gelingen. Eine solche muß sich über verschiedenen Modellorganismen erstrecken. Umweltfaktoren (mutagene Substanzen) können die Zellfunktionen stören, indem sie am Genom ansetzen und genetische Krankheiten auslösen. Viele andere Umwelteinflüsse (toxische und teratogene Substanzen, Infektionen) stören das Proteinnetzwerk, das Proteom, direkt und erzeugen Stoffwechselstörungen, Fehlentwicklungen und eventuell auch krankhafte Veränderungen. Krankheitsforschung ist das zentrale Thema des Nationalen Genomforschungsnetzes (NGFN). Krankheitsforschung bedarf aber des Verständnisses der grundlegenden biologischen Prozesse. Hierzu liefert die Proteomforschung einen eigenständigen Beitrag. Die enge Verknüpfung und Integration einer systembiologisch ausgerichteten Proteomforschung mit dem NGFN wird Synergien schaffen, von denen beide Bereiche profitieren.
Proteomforschung schafft Arbeitsplätze Ein großer Teil der in den letzten Jahren gegründeten jungen Biotech-Unternehmen entwickelt und forscht im Proteom-Bereich oder nutzt proteomanalytische Methoden. Großunternehmen haben Abteilungen für die Proteomforschung aufgebaut. Diese Investitionen, aber auch die enorm hohe Zahl von Firmenmitgliedschaften in der Deutschen Gesellschaft für Proteomforschung (DGPF), belegen das Industrieinteresse an der Proteomforschung. Somit gibt Proteomforschung bereits jetzt schon dem Sektor Life Science wesentliche Impulse, führt zu neuen Firmengründungen, schafft Arbeitsplätze und stärkt die Wettbewerbsfähigkeit der deutschen Wirtschaft. In der pharmazeutischen Industrie hat sich gezeigt, dass nach 1995, also der Phase des zunehmenden Einsatzes von Genomics-basierten Targetprogrammen, zwar die Anzahl der jährlich bearbeiteten Targets um das vier- bis fünffache anstieg (von 50 Targets pro "average company" auf 200), dass aber der "Marktwert" von einer "New Chemical Entity" deutlich gesunken ist: von 263 Mio. USD in 1995 auf derzeit 34 Mio.USD. Als Treiber dieser negativen Entwicklung wurde die schlechte Targetselektion/Validierung identifiziert 1. Um diesem Trend entgegenzuwirken, investiert die Pharmazeutische Industrie weltweit zunehmend im Bereich Funktionale Proteomforschung, da man sich eine wesentliche Optimierung der Targetidentifizierungs- und Validierungsprozesse, Verkürzung der Entwicklungszeiten durch Compound-Profiling von Entwicklungskandidaten und der Entdeckung neuer Biomarker für Prophylaxe und Krankheitskontrolle erwartet. Während der derzeitige weltweite Proteomicsmarkt Umsätze von 1,5 Milliarden USD generiert, rechnet man bis 2010 mit einer dramatischen Umsatzsteigerung auf 3-10 Milliarden USD 2,3. Dieser Markt wird voraussichtlich zu 45% von den USA, zu 40% von Europa und zu 10% von Japan gehalten werden. Wenn man für Deutschland einen weltweiten Marktanteil von ca. 15% annimmt, dann bedeutet das für den Wirtschaftsstandort, dass die Zahl von derzeit ca. 1000 Proteomics- Arbeitsplätzen bei den KMU auf über 10.000 bis zum Jahre 2010 ansteigen wird 4. Dieses Ziel kann nur erreicht werden, wenn die Forschungsaktivitäten auf dem Gebiet Proteomanalyse, dem internationalen Trend folgend, stark ausgebaut werden. Ganz entscheidend für eine Verbesserung der Wettbewerbssituation der nationalen Wirtschaft im internationalen Vergleich ist der Know How-Transfer in die industriellen Strukturen und die wirtschaftliche Verwertung von Ergebnissen. Die deutsche Proteomszene hat auch hier eine ausgezeichnete Ausgangsposition, da schon in der ersten BMBF-Förderperiode mit dem Förderprogramm "Plattformtechnologie Proteomanalyse" die Vernetzung akademischer Einrichtungen mit der KMU-Szene etabliert wurde und Verwertungsstrukturen aufgebaut wurden.
Durch das in Deutschland früh erkannte Potential der Proteomanalytik und durch eine frühzeitige Technologieförderung der öffentlichen Hand, finden wir heute eine sehr aktive und international exzellente Proteomszene vor, die sich in der "Deutschen Gesellschaft für Proteomforschung" organisiert hat. Das ist durch eine große Zahl von Spitzenpublikationen belegt, und auch daran zu erkennen, dass von den zur Zeit fünf aktiv betriebenen, internationalen Initiativen der "Human Proteome Organisation" (HUPO) zwei unter deutscher Federführung laufen. Wir befinden uns in einer Phase, in der sich die internationalen Aktivitäten gerade erst formieren. HUPO hat dabei die weltweite Koordinationsrolle übernommen. Die DGPF übernimmt in diesem Rahmen wichtige Aufgaben beim Aufbau einer systematischen Proteomanalyse, bei der Generierung von Ressourcen, bei Etablierung von Standards und der Dissemination und Vernetzung der Daten. In den letzten Jahren sind in Deutschland international sichtbare Spitzenpositionen in folgenden Bereichen erreicht worden:
Die deutsche
Proteomforschung befindet sich schon heute in einem hochkompetitiven internationalen
Wettbewerb. So wird zum Beispiel das Human Liver Proteome Project allein
von der Chinesischen Regierung mit 200 Millionen US$ gefördert. Die
Amerikanische Regierung unternimmt außergewöhnliche finanzielle
Anstrengungen, um das zukunftsträchtige Feld der Proteomforschung
zu besetzen; so werden allein 10 Proteom-Center vom NIH (Heart and Lung
Diseases) auf die Dauer von 7 Jahren mit über 150 Millionen US$ gefördert
5. Weitere Programme plant das NIH Neuroforschung. Proteomforschung braucht öffentliche Förderung Jetzt besteht bei der Proteomforschung die einzigartige Chance, von Anfang an die wirtschaftliche Wertschöpfung am Standort Deutschland zu konzentrieren und eine weltweit führende Position zu behaupten. Andernfalls droht die Gefahr - wie in der Vergangenheit in der Genomforschung geschehen -, dass grundlegende Entwicklungen und das damit verbundene wirtschaftliche Potenzial erneut ins Ausland, insbesondere in die USA abwandern.
Eine nachhaltige Weiterförderung der Proteomforschung als eigenständiger Teilbereich der Lebenswissenschaften durch das BMBF ist unbedingt erforderlich, da langfristig angelegte Forschungsprojekte mit hohem Risiko über private und industrielle Investitionen nicht finanziert werden. Solche Projekte sind aber unverzichtbar, da aus ihnen Innovationen, Erfindungen und neue Schlüsseltechnologien hervorgehen. Beispiele dafür sind die in Deutschland entwickelten RNAi und NMR Technologien. Damit schafft öffentliche Förderung Nachhaltigkeit und betreibt Zukunftssicherung. Ein wesentlicher Erfolg der bisherigen konsequenten Proteomförderung des BMBF ist die hohe Beteiligung von KMUs an den Verbundprojekten. Eine langfristige erfolgreiche Etablierung im Markt kann jedoch nur gelingen, wenn sich die KMUs in Zukunft wesentlich stärker auf Produktlinien als auf interne Forschungsaktivitäten konzentrieren können. Die internationale Erfahrung zeigt, dass die Einbettung der KMUs in ein kompetentes akademisches Umfeld erheblich zur Sicherung ihrer Wettbewerbsfähigkeit beiträgt. Da sich die KMU in einem rasch verändernden und wachsenden Markt bewegen, der durch die Erkenntnisse der Forschung getrieben wird, sind öffentliche Mittel für Verbundprojekte unerlässlich. Zielsetzung der deutschen Proteomforschung In der ersten Phase standen grundlegende methodisch und technologisch orientierte Projekte im Vordergrund, die sich auf die Entwicklung von High-Throughput Verfahren zur Auftrennung und Identifizierung von Proteinen konzentrierten. Weltweit ist die Proteomanalyse längst in eine zweite Phase getreten, in der es um die Zellfunktionen geht, im Besonderen um die Aufklärung von Proteinnetzwerken im Kontext lebender Systeme. Diese Proteinnetzwerke müssen in Zusammenhang mit den basalen Zellfunktionen während des Wachstums, der Differenzierung und des Alterns gesehen werden. Ausgehend von der DGPF wird als zentrales Thema für die nationale Proteomforschung vorgeschlagen: Proteomanalyse in Wachstum, Differenzierung und Alterung". Dieser Forschungsschwerpunkt wird in drei Bereiche unterteilt:
Strukturen für eine effiziente nationale Proteomforschung Im Rahmen der ersten Förderphase konnte in Deutschland - basierend auf einer strikten Qualitätskontrolle durch externe Begutachtung - eine effiziente Verbundstruktur für die Proteomforschung etabliert werden. Diese muss nun durch eine nachhaltige Förderung gesichert werden. Verbünde müssen methodisches und fachliches Expertenwissen zusammenführen, unter dem alleinigen Aspekt, ein wichtiges Forschungsziel dadurch besser zu erreichen. Diese Verbünde sollten in zwei Richtungen konzipiert werden: Verbünde zwischen Proteomforschergruppen und Verbünde zu anderen, relevanten Fachbereichen (Physiologen, Entwicklungsbiologen, Genetiker, Gewebebanken, u.a.). Die nationale Proteomforschung sollte sich im Rahmen folgender Kriterien entwickeln:
Nur mit nachhaltiger, auf Prioritäten und Exzellenz ausgerichteter Forschungsförderung lässt sich das Erreichte festigen und ausbauen! 1. Lehman,
Brother & Mc. Kinsey, The fruits of genomics, Jan 2001 |