{"id":34090,"date":"2016-04-08T06:45:40","date_gmt":"2016-04-08T04:45:40","guid":{"rendered":"https:\/\/rss.nova-institut.net\/public.php?url=http%3A%2F%2Fwww.innovations-report.de%2Fhtml%2Fberichte%2Fbiowissenschaften-chemie%2Fwirkstoffe-aus-pflanzen-arbeitsteilung-im-bioreaktor.html"},"modified":"2016-04-05T13:46:06","modified_gmt":"2016-04-05T11:46:06","slug":"wirkstoffe-aus-pflanzen-arbeitsteilung-im-bioreaktor","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wirkstoffe-aus-pflanzen-arbeitsteilung-im-bioreaktor\/","title":{"rendered":"Wirkstoffe aus Pflanzen: Arbeitsteilung im Bioreaktor"},"content":{"rendered":"

Pflanzen produzieren zahlreiche Substanzen, die sich bei der Behandlung von Krebs, Alzheimer oder Parkinson einsetzen lassen. Doch h\u00e4ufig sind die Stoffwechselwege zur Zielsubstanz so komplex, dass ihre biotechnologische Herstellung wenig effektiv und kostenintensiv ist. In einem Forschungsprojekt kombinieren Wissenschaftler des KIT ihre Expertise mit dem technologischen Know-how der Phyton Biotech GmbH, dem gr\u00f6\u00dften Produzenten pharmazeutischer Inhaltsstoffe mit Pflanzenzellen. Mithilfe eines mikrofluidischen Bioreaktors aus miteinander gekoppelten Modulen ahmen die Wissenschaftler komplexes Pflanzengewebe technisch nach, um Wirkstoffe gegen Krebs oder Alzheimer effektiver und g\u00fcnstiger zu gewinnen als bislang.<\/strong><\/p>\n

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Am KIT entwickelt: Der mikrofluidische Bioreaktor ahmt Pflanzengewebe technisch nach. Im neuen Projekt machen die Forscher nun den n\u00e4chsten Schritt (Quelle: KIT)<\/figcaption><\/figure>\n

Nach neuesten Sch\u00e4tzungen bilden Pflanzen etwa eine Million chemische Stoffe, sogenannte Sekund\u00e4rmetabolite, die nicht wie etwa Aminos\u00e4uren oder Zucker absolut lebensnotwendig sind. In diesem gewaltigen Pool aus pflanzlicher Produktion schlummert ein wahrer Schatz aus pharmazeutisch aktiven Substanzen, die zum Beispiel das Wachstum von Krebszellen hemmen oder die Bildung der f\u00fcr Alzheimer typischen Plaques im Gehirn verringern.<\/p>\n

Viele dieser kostbaren Inhaltsstoffe k\u00f6nnen jedoch nicht synthetisch hergestellt werden. H\u00e4ufig m\u00fcssen sie deshalb direkt aus Wildpflanzen extrahiert und kostenintensiv aufgereinigt werden. Zudem sind viele dieser Pflanzen selten und bedroht: Beispielsweise wurde die Pazifische Eibe durch die Entdeckung, dass Taxol\u00ae<\/sup> Krebszellen hemmt, an den Rand der Ausrottung gebracht. \u201eDeshalb sind biotechnologische Ans\u00e4tze zur Gewinnung entsprechender Wirkstoffe von gro\u00dfem Interesse\u201c, sagt Peter Nick, Professor f\u00fcr Molekulare Zellbiologie am Botanischen Institut des KIT.<\/p>\n

H\u00e4ufig sind die zugrunde liegenden Stoffwechselwege sehr komplex: Die Substanz von Interesse ist in der nat\u00fcrlichen Pflanze meist das Produkt einer langen Kette von Zwischenschritten mit ebenso vielen immer wieder umgewandelten Zwischenprodukten. Die daf\u00fcr n\u00f6tigen chemischen Prozesse finden zudem auch nicht unbedingt in einer einzigen Pflanzenzelle statt, sondern k\u00f6nnen von der Wurzel bis zum Blatt \u00fcber das gesamte Pflanzengewebe auf spezialisierte Zelltypen verteilt sein. Phyton konnte vor vielen Jahren zeigen, dass sich pflanzliche Arzneistoffe wie Taxol\u00ae auch ressourcenschonend und nachhaltig \u2013 durch Kultivierung von Pflanzenzellen im Labor \u2013 herstellen lassen.<\/p>\n

\u201eF\u00fcr bestimmte Substanzen gilt jedoch, dass sie sich weder in einer einfachen Zellkultur noch in gentechnisch manipulierten Mikroorganismen abbilden lassen, weil die Stoffwechselwege zu komplex sind\u201c, sagt Peter Nick. \u201eIn einem neuen Forschungsprojekt wollen wir deshalb ein Pflanzengewebe mit unterschiedlichen Zelltypen technisch nachbilden \u2013 mit einem sogenannten mikrofluidischen Bioreaktor. Dieser besteht aus einer Reihe von Modulen, in denen je ein Zelltyp kultiviert wird. Die Module sollen \u00fcber Kan\u00e4le miteinander verbunden sein. Ziel ist es, dass Stoffwechselprodukte eines Zelltyps in das n\u00e4chste Modul gelangen und dort weiterverarbeitet werden, ohne dass sich die unterschiedlichen Zelltypen vermischen. Die Zielsubstanz k\u00f6nnte dann zum Beispiel aus dem Durchfluss extrahiert und somit \u201ageerntet\u2018 werden.\u201c<\/p>\n

Das Projekt wird vom Projekttr\u00e4ger J\u00fclich (PtJ) betreut und vom Bundesministerium f\u00fcr Bildung und Forschung \u00fcber zwei Jahre mit 750.000 Euro gef\u00f6rdert. Projektpartner sind das Botanische Institut, das Institut f\u00fcr Mikrostrukturtechnik (beide KIT) und das Unternehmen Phyton Biotech GmbH. Zusammen decken die drei Partner die f\u00fcr das Projekt n\u00f6tige Expertise komplett ab. Das Botanische Institut bringt seine Erfahrung in der molekularen Zellbiologie pflanzlicher Zellkulturen ein. Prof. Andreas Guber und Dr. Ralf Ahrens\u00a0 vom Institut f\u00fcr Mikrostrukturtechnik sind f\u00fcr die Entwicklung und Fertigung der Teilkomponenten der mikrofluidischen Bioreaktoren sowie deren Mikro-Montage und Verschaltung zu einem funktionsf\u00e4higen Gesamtsystem zust\u00e4ndig. Die Phyton Biotech GmbH als Industriepartner ist weltweit f\u00fchrend im Bereich Pflanzenzellfermentation und liefert die n\u00f6tige Expertise und Infrastruktur, um die Anwendungsm\u00f6glichkeiten auf industriellem Ma\u00dfstab auszuloten.<\/p>\n

\u201eWir glauben, dass wir in dieser Kooperation mit den Experten des KIT die Nutzung von kontrolliert kultivierten Pflanzenzellen auf eine neue Ebene stellen k\u00f6nnen\u201c, sagt Dr. Gilbert Gorr, Leiter f\u00fcr Forschung und Entwicklung bei Phyton. \u201eDie Zug\u00e4nglichkeit zu weiteren Naturstoffen zu erm\u00f6glichen, die bisher nur unter gr\u00f6\u00dften Schwierigkeiten und Kosten produziert werden k\u00f6nnen, ist unser gemeinsames Ziel\u201c.<\/p>\n

Phyton Biotech ist als Hersteller von qualitativ hochwertigen aktiven pharmazeutischen Inhaltsstoffen durch Pflanzenzellfermentation (PCF\u00ae<\/sup>)ein weltweiter Lieferant f\u00fcr Paclitaxel und Docetaxel. Das Unternehmen ist erfolgreich von Beh\u00f6rden wie EDQM, EMA, FDA, KFDA und TGA inspiziert worden. Neben der Produktion bietet Phyton auch Entwicklungsdienste f\u00fcr Kunden an. Diese umfassen die Entwicklung von pflanzlichen Zelllinien und Fermentationsprozessen f\u00fcr pflanzliche Inhaltsstoffe, aber auch die Entwicklung von Syntheseprozessen komplexer Substanzen.<\/p>\n

Das Karlsruher Institut f\u00fcr Technologie (KIT) verbindet seine drei Kernaufgaben Forschung, Lehre und Innovation zu einer Mission. Mit rund 9 300 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern sowie 25 000 Studierenden ist das KIT eine der gro\u00dfen natur- und ingenieurwissenschaftlichen Forschungs- und Lehreinrichtungen Europas.<\/p>\n

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