{"id":147766,"date":"2024-07-12T07:20:00","date_gmt":"2024-07-12T05:20:00","guid":{"rendered":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/?p=147766"},"modified":"2024-07-08T12:55:06","modified_gmt":"2024-07-08T10:55:06","slug":"nachhaltiger-zum-schmerzmittel","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/nachhaltiger-zum-schmerzmittel\/","title":{"rendered":"Nachhaltiger zum Schmerzmittel"},"content":{"rendered":"\n\n\n

Cannabinoide Substanzen \u2013 das klingt im Kontext der aktuellen Teillegalisierung von Cannabis irgendwie nach Rauschmitteln. Doch viele der rund 120 bekannten Cannabinoide sind potente Schmerzmittel, darunter auch Delta-9-THC (Dronabinol), das \u00c4rzte sehr spezifisch bei bestimmten chronischen Schmerzen verschreiben. Weil die bisher \u00fcbliche chemische Synthese nicht unproblematisch ist, suchen Forschende im Projekt BigPharm<\/a> nach nachhaltigen biotechnologischen Alternativen.<\/p>\n\n\n

\n
\"Die
Die Bartblume produziert von Natur aus Menthadienol. \u00a9
Wikimedia, Public Domain<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n

Im ersten Moment klingt die chemische Synthese gar nicht schlecht: Immerhin beginnt sie mit einem biobasierten Reststoff, Limonen, das bei der Herstellung von Orangensaft als Nebenprodukt anf\u00e4llt. \u201eLimonen ist sehr billig. Aber man muss es oxidieren zu Menthadienol. Das geht nur sehr schlecht und es fallen viele toxische Nebenprodukte an\u201c, erl\u00e4utert Projektleiter Norbert Mehlmer von der TU M\u00fcnchen. Die Nebenprodukte m\u00fcssen mit teils problematischen L\u00f6sungsmitteln oder \u00fcber Chromatographie aufwendig entfernt werden. \u201eDabei entstehen viele Waschfraktionen mit schwer recycelbaren Stoffen \u2013 das macht den Prozess so teuer.\u201c Am Ende werden die Nebenprodukte meist verbrannt.<\/p>\n\n\n\n

Umweltfreundlicher und energiesparender<\/h3>\n\n\n\n

Weil die Biotechnologie immer \u00f6fter Alternativen zu chemischen Katalysen bietet, hat Mehlmer sich gefragt, ob das nicht auch hier der Fall sein k\u00f6nnte, denn Enzyme sind in der Lage, eine Vielzahl komplexer Molek\u00fcle herzustellen. \u201eEnzyme arbeiten sehr spezifisch, mit wenig Nebenprodukten und bei niedrigen Temperaturen, wodurch die Prozesse weniger Energie ben\u00f6tigen\u201c, nennt der Projektleiter einige Vorz\u00fcge. Die Basis ist zudem Wasser statt \u00f6kologisch bedenklicher L\u00f6sungsmittel.<\/p>\n\n\n\n

In der Literatur fand das Team tats\u00e4chlich \u201eeinige wenige\u201c Organismen, f\u00fcr die dokumentiert ist, dass sie in ihren Zellen Menthadienol bilden, darunter das afrikanische Zitronengras und die Bartblume. Letztere bekamen die Forscherinnen und Forscher in einer G\u00e4rtnerei sogar geschenkt, 14 St\u00fcck an der Zahl. \u201eZun\u00e4chst haben wir untersucht, in welcher Menge die Pflanzen Menthadienol produzieren\u201c, erz\u00e4hlt Mehlmer. Sechs Pflanzen erwiesen sich als besonders produktiv, einzelne bildeten die gesuchte Verbindung gar nicht.<\/p>\n\n\n\n

Analysen von Genom, Transkriptom und Proteom<\/h3>\n\n\n\n

Aus diesen Pflanzen w\u00e4hlte das Team Exemplare aus, die sich zwar \u00e4u\u00dferlich \u00e4hnelten, aber in der produzierten Menge Menthadienol stark unterschieden. Dann sequenzierten sie deren Genome und annotierten die Gene \u2013 ordneten ihnen also aufgrund von \u00c4hnlichkeiten mit bekannten Genen in Datenbanken mutma\u00dfliche Funktionen zu. \u00c4hnlich verfuhr das Team mit dem Transkriptom und dem Proteom, der Gesamtheit der mRNA und der daraus gebildeten Produkte. \u201eDie Idee war, dass die eine Pflanze Menthadienol produziert, die andere nicht. Die eine muss also den gesuchten Biokatalysator bilden, die andere nicht\u201c, erl\u00e4utert Mehlmer. Die Untersuchungsergebnisse m\u00fcssten sich an dieser Stelle somit unterscheiden.<\/p>\n\n\n

\n
\"Mehrere
Eine G\u00e4rtnerei spendete dem Forschungsprojekt einige Bartblumen. \u00a9 Dr. Manfred Ritz<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n

Analog verfuhr das Team mit der Olivetols\u00e4ure, einem Molek\u00fcl, das ebenfalls ben\u00f6tigt wird, um Delta-9-THC herzustellen. \u201eHier gibt es schon eine gut charakterisierte Biosynthese\u201c, berichtet der Projektleiter. Doch dieser Herstellungsweg in rekombinanten Hefezellen ist patentiert und somit teuer. Literaturstudien ergaben den Hinweis, dass bestimmte Flechten Olivetols\u00e4ure in gro\u00dfer Menge bilden. \u201eEine Flechte ist aber eine symbiotische Lebensgemeinschaft aus Alge und Pilz\u201c, sagt Mehlmer. \u201eWir mussten also herausfinden, welcher der beiden Organismen die S\u00e4ure produziert\u201c, erinnert sich der Genetiker und Pflanzenphysiologe. Doch DNA aus Flechten zu extrahieren, ist kompliziert. Gemeinsam mit einer Flechtenexpertin gelang es schlie\u00dflich, den Pilz als Urheber zu identifizieren.<\/p>\n\n\n\n

Enzyme in einen Produktionsorganismus transferieren<\/h3>\n\n\n\n

Anschlie\u00dfend bestand die n\u00e4chste \u2013 gemeisterte \u2013 Herausforderung darin, die beiden Enzyme in einen Produktionsorganismus zu \u00fcbertragen, der in der Biotechnologie gut etabliert ist, in diesem Fall die Hefe Saccharomyces cerevisiae<\/em>. Alternativ w\u00e4re auch denkbar, die Enzyme nicht nur als einzelne Bausteine hinzuzuf\u00fcgen, sondern die Delta-9-THC-Biosynthese komplett in einem Organismus zu entwickeln \u2013 ein herausfordernder Ansatz, den das Team noch pr\u00fcft.<\/p>\n\n\n\n

Von M\u00e4rz 2020 bis Juni 2023 lief das Projekt BigPharm, das vom Bundesministerium f\u00fcr Bildung und Forschung (BMBF) mit rund 718.000 Euro gef\u00f6rdert wurde. Die entsprechende F\u00f6rderma\u00dfnahme tr\u00e4gt den Titel \u201eMa\u00dfgeschneiderte biobasierte Inhaltsstoffe f\u00fcr eine wettbewerbsf\u00e4hige Bio\u00f6konomie\u201c. Gemeinsam mit Projektpartnerin Tanja Gaich von der Universit\u00e4t Konstanz zeigt sich Mehlmer mit den Ergebnissen zufrieden: Bartblume und Flechten konnten erstmals sequenziert werden, was auch zu wissenschaftlichen Fachpublikationen f\u00fchrte. Au\u00dferdem hat das angewandte Forschungsprojekt deren relevante Enzyme identifiziert und in einen biotechnologischen Prozess integriert. Jetzt k\u00f6nnten Enzyme und Prozess weiter optimiert werden, um sie der Anwendung n\u00e4herzubringen.<\/p>\n\n\n\n

Beeindruckt hat Mehlmer zudem die hohe Qualit\u00e4t der Sequenzierergebnisse, die auf den PacBio Sequel IIe Sequencer des Lehrstuhls zur\u00fcckgehen, sowie die Arbeit mit der Software zur Genomvorhersage. \u201eIn meiner Promotion habe ich drei, vier Jahre an 13 Genen verbracht, heute k\u00f6nnen wir ein viel gr\u00f6\u00dferes Genom in drei Wochen aufkl\u00e4ren.\u201c<\/p>\n\n\n\n

Suche nach weiteren nat\u00fcrlichen Enzymen<\/h3>\n\n\n\n

Weiter geht es f\u00fcr den Forscher mit der Frage, welche weiteren cannabinoiden Substanzen in Pflanzen anzutreffen sind. \u00c4hnlich zur Bartblume m\u00f6chte die Gruppe bestimmte Rhododendronarten untersuchen und dort neue Enzyme identifizieren. Au\u00dferdem will der Genetiker die Enzyme aus Bartblume und Flechte ver\u00e4ndern: In der Natur sind sie an ihre origin\u00e4ren Organismen und Funktionen angepasst, in diesem Fall optimiert f\u00fcr die N\u00e4he zu Membranen. F\u00fcr eine effektive Produktion in rekombinanten Organismen m\u00fcsste diese Eigenschaft ver\u00e4ndert werden. Und ganz vielleicht gelingt es, den Organismus und seine Enzyme so zu programmieren, dass er Limonen futtert und fertiges Delta-9-THC produziert. \u201eDann m\u00fcssten wir die Enzyme nicht aufreinigen\u201c, hofft Mehlmer, denn das w\u00fcrde den Prozess noch g\u00fcnstiger gestalten.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Cannabinoide Substanzen \u2013 das klingt im Kontext der aktuellen Teillegalisierung von Cannabis irgendwie nach Rauschmitteln. Doch viele der rund 120 bekannten Cannabinoide sind potente Schmerzmittel, darunter auch Delta-9-THC (Dronabinol), das \u00c4rzte sehr spezifisch bei bestimmten chronischen Schmerzen verschreiben. Weil die bisher \u00fcbliche chemische Synthese nicht unproblematisch ist, suchen Forschende im Projekt BigPharm nach nachhaltigen biotechnologischen […]<\/p>\n","protected":false},"author":59,"featured_media":147780,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_seopress_robots_primary_cat":"none","nova_meta_subtitle":"Im Projekt BigPharm wollen Forschende aus M\u00fcnchen und Konstanz das Cannabinoid Delta-9-THC biotechnologisch produzieren. Auf der Suche nach Enzymen f\u00fcr die Biosynthese wurden sie in Bartblumen und Flechten f\u00fcndig","footnotes":""},"categories":[5572],"tags":[12282,12477,12457,10608,11229,12858,13010],"supplier":[187,22137,1442],"class_list":["post-147766","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-bio-based","tag-arzneimittel","tag-biochemikalien","tag-biokatalysator","tag-biooekonomie","tag-biotechnologie","tag-enzyme","tag-phytopharmaka","supplier-bundesministerium-fuer-bildung-und-forschung-bmbf","supplier-tum-campus-straubing-for-biotechnology-and-sustainability-tumcs","supplier-universitaet-konstanz"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/147766","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/users\/59"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=147766"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/147766\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/media\/147780"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=147766"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=147766"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=147766"},{"taxonomy":"supplier","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/supplier?post=147766"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}