Eine halbe Million Euro für effizientere biotechnologische Produktionsverfahren

Die Förderdauer beträgt insgesamt zwei Jahre und vier Monate. An dem Projekt beteiligt sind außerdem PD Dr. Matthias Bureik von der Firma PomBioTech GmbH (Saarbrücken) sowie Dr. Stefan Lütz vom Institut für Biotechnologie II am Forschungszentrum Jülich.

Die Wissenschaftler wollen Produkte für die pharmazeutische Industrie sowie für die medizinische Diagnostik auf effiziente und nachhaltige Weise herstellen. So entwickeln sie unter anderem ein ökonomisch und ökologisch sinnvolles Produktionsverfahren für Cortisol (ein Steroidhormon, das entzündungshemmend wirkt und unerwünschte Reaktionen des Immunsystems unterdrückt, etwa nach einer Transplantation oder bei einer Allergie) unter Verwendung von Cytochrom-P450-Enzymen.

Die Innovation des Forschungsprojektes besteht darin, dass chemische Produktionsverfahren durch biotechnologische ersetzt werden sollen. Es gibt zwar schon ein etabliertes biotechnologisches Altverfahren, die Forscher wollen aber ein kostengünstigeres und umweltfreundlicheres Verfahren entwickeln. Dafür ersetzen sie den natürlich vorkommenden Pilz, der für die Herstellung des Cortisols gegenwärtig großtechnisch eingesetzt wird, durch gentechnisch optimierte Spalthefen. Dadurch können die Wissenschaftler Energie, Wasser und Chemikalien einsparen. Sie erwarten, dass sie im Vergleich zum chemischen Verfahren beispielsweise pro Kilogramm Produkt etwa 0,1 Liter weniger an organischen Lösungsmitteln brauchen.

Um die für das neue Verfahren notwendigen gentechnisch veränderten Spalthefen herzustellen, setzen sie Methoden des Proteindesigns und der Evolution im Reagenzglas ein. Beide Strategien dienen der Entwicklung von Enzymen mit verbesserten Eigenschaften. Beim Proteindesign werden zielgerichtet bestimmte punktuelle Veränderungen vorgenommen, von denen man sich beispielsweise eine erhöhte Temperaturstabilität verspricht. Bei der Evolution im Reagenzglas werden Zufallsmutationen eingefügt. Dabei muss eine große Anzahl von Mutanten getestet werden, um die wenigen Varianten mit positiven Auswirkungen identifizieren zu können. Diese Vorgehensweise ähnelt der natürlichen Evolution mit Mutation und Auswahl der Varianten mit den besten Eigenschaften, allerdings sind die Zeiträume um viele Größenordnungen kleiner (die natürliche Evolution kann einige Millionen Jahre dauern).

Fragen beantwortet:
Prof. Dr. Rita Bernhardt
Tel. 0681/302-4241
E-Mail: ritabern@mx.uni-saarland.de