Arzneimittelforschung 2003; 53(5): 385-391
DOI: 10.1055/s-0031-1297125
Biotechnology in Drug Research
Editio Cantor Verlag Aulendorf (Germany)

Functional Characterization of Probiotic Pharmaceuticals by Quantitative Analysis of Gene Expression

Thomas Giese
a  Institute of Immunology, Ruprecht-Karls-University, Heidelberg, Germany
,
Kurt Zimmermann
b  SymbioPharm GmbH, Herborn, Germany
,
Stefan C. Meuer
a  Institute of Immunology, Ruprecht-Karls-University, Heidelberg, Germany
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Publication Date:
25 December 2011 (online)

Summary

Functional characterization and quality control of complex biological pharmaceuticals are currently difficult to achieve. Classical analytical methods are not suitable due to the heterogeneity of such substances. Conventional biological assays based on the detection of proteins and functional physiologic responses are highly variable in sensitivity and therefore, difficult to standardize.

The quantification of expressed genes in contrast, does not require the accumulation of measurable protein and hence is a more sensitive and dynamic method for the functional characterization of complex biological substances.

This report describes a standardized system based on real-time polymerase chain reaction (PCR), which allows a reliable stability monitoring and quality control of such preparations, as exemplified by three pro-biotic pharmaceuticals that contain living bacteria of Enterococcus faecalis (Symbioflor®-1), Escherichia coli (Symbioflor ®-2) and a preparation of sterile autolysate of both species (Pro-Symbioflor®).

This system might be universally applicable to characterize complex biological pharmaceuticals by selecting appropriate sets of target cells and regulated genes.

Zusammenfassung

Funktionelle Charakterisierung pro-biotischer Arzneimittel durch quantitative Analyse der Genexpression

Funktionelle Charakterisierung und Qualitätskontrolle komplexer biologischer Arzneimittel sind derzeit nur unbefriedigend durchführbar. Klassische analytische Methoden können die komplexen Aktivitäten solcher Substanzen nicht erfassen. Konventionelle Bio-Assays basierend auf der Proteindiagnostik sowie funktioneller physiologischer Antworten sind in der Praxis sehr variabel in ihrer Sensitivität und damit oft nur schwer standardisierbar. Im Gegensatz dazu benötigt die Quantifizierung von exprimierten Genen nicht die Akkumulation einer meßbaren Proteinmenge und ist daher eine empfindlichere und dynamischere Methode zur funktionellen Charakterisierung komplexer biologischer Substanzen. In dieser Arbeit wird ein standardisierbares System, basierend auf der realtime PCR (Polymerase Chain Reaction) vorgestellt, welches für die Stabilitätsund Qualitätskontrolle dieser Substanzen am Beispiel von drei pro-biotischen Arzneimitteln, welche vitale Bakterien von Enterococcus faecalis (Symbioflor ®-1), Escherichia coli (Symbioflor ®-2) und steriles Autolysat beider Spezies (Pro-Symbioflor ®) enthalten, zuverlässig nutzbar ist.

Durch eine geeignete Auswahl von Zielzellen und Genen kann diese Methode universell für eine Vielzahl komplexer biologischer Substanzen Anwendung finden.