Point «Aktuelle Biotechnologie» November 2023 (Nr. 257)

Gesundheit: High-Tech Forschung für neue Antibiotika

Antibiotika, die gegen Bakterien wirken, gelten als eines der wichtigsten Werkzeuge der modernen Medizin im Kampf gegen Infektionen. Allerdings werden Krankheitserreger zunehmend unempfindlich gegen die vorhandenen Wirkstoffe. Manche Superkeime sind sogar resistent gegen mehrere verschiedene Antibiotika zugleich und bedrohen so zunehmend unsere Gesundheit. Die Entwicklung neuer Wirkstoffe gegen Bakterien ist daher von entscheidender Bedeutung. Ein Team von europäischen Forschenden kombiniert dafür jetzt zwei High-Tech Ansätze: Künstliche Intelligenz und ein biotechnologisches Hochdurchsatz-Verfahren, um viele Wirkstoffe in kürzester Zeit zu testen. Mit Hilfe von «Deep Learning» wurden tausende von möglicherweise aktiven Strukturen für Peptid-Antibiotika vorhergesagt, die in der Natur noch nie gefunden wurden. 500 vielversprechende Substanzen wurden mit einem neuartigen Biotech-Verfahren im Reagenzglas synthetisiert und direkt auf ihre Wirksamkeit geprüft. So wurden in weniger als einem Tag Kandidaten-Wirkstoffe identifiziert, von denen sechs ein breites Wirkungsspektrum gegen mehrfachresistente Bakterien aufwiesen. Diese können jetzt auf ihre Eignung als Antibiotikum in der Medizin geprüft werden. Der innovative High-Tech Ansatz beschleunigt die Identifizierung von Wirkstoffkandidaten enorm.   (mehr…)

Kreislaufwirtschaft: Treibhausgas als Rohstoff für biobasierten Kunststoff

Wie kann der Anstieg von Treibhausgasen in der Atmosphäre reduziert werden, um den Klimawandel zu bremsen? Von entscheidender Bedeutung ist es, die Verwendung fossiler Rohstoffe möglichst einzuschränken. Allerdings werden dann andere kohlenstoffhaltige Rohstoffe als Ausgangsmaterial für die Herstellung chemischer Produkte, wie zum Beispiel für Kunststoffe, benötigt. Das Einfangen des Treibhausgases Kohlendioxyd und seine Nutzung zur Produktion von Gütern (engl. «Carbon capture and utilization», CCU) ist ein vielversprechender Ansatz hierzu. Im Rahmen eines europäischen Horizon Europe Projekts haben sich jetzt zwölf Partner aus sieben Ländern für einen hochinnovativen Ansatz zusammengetan. Das im Herbst 2023 lancierte HICCUPS Projekt möchte mit Hilfe von Bakterien Klärschlamm vergären und das dabei entstehende Kohlendioxyd auffangen. Dieses soll mit einem elektrochemischen Verfahren erst in Oxalsäure umgewandelt und dann zu Glykolsäure weiterverarbeitet werden. Zusammen mit Milchsäure lässt sich daraus der biobasierte, biologisch abbaubare Kunststoff PLGA herstellen. Dieser soll dann zur Herstellung von Lebensmittel-Verpackungen eingesetzt werden. Das komplexe, vierjährige Nachhaltigkeits-Projekt setzt auf die sich ergänzenden technologischen Kompetenzen der zwölf Forschungspartner und wird von der EU mit einem Betrag von 5 Millionen EUR gefördert.   (mehr…)

Genomeditierung: Mehr Gummi, weniger Ballaststoff aus Löwenzahn

Autoreifen aus Löwenzahnmilch? Was wie eine Phantasiegeschichte klingt, ist bereits Realität und soll die Nachhaltigkeit der Kautschukproduktion verbessern. Der Rohstoff Kautschuk ist unerlässlich für die Herstellung hochwertiger Fahrzeugreifen. Synthetischer Kautschuk aus Erdöl trägt allerdings zur Klimabelastung bei. Naturlatex wird in tropischen Kautschukbaum-Plantagen gewonnen, die aber von Krankheiten bedroht sind und die hohe Nachfrage kaum befriedigen können. Der Löwenzahn gehört zu den wenigen anderen Pflanzengattungen, die Latex produzieren. An mehreren Fronten wird daran gearbeitet, die Erträge zu verbessern – die Entwicklung produktiverer Pflanzensorten gehört dazu. Ein Forschungsteam aus Ohio hat jetzt die Genschere CRISPR/Cas9 verwendet, um den Latexgehalt im Milchsaft der Pflanzenwurzeln zu steigern. Sie hatten erkannt, dass die Produktion des Ballaststoffs Inulin im Stoffwechsel die Latexerzeugung konkurrenziert. Durch Ausschalten eines Pflanzengens, das an der Inulinsynthese beteiligt ist, konnten sie in nur zehn Wochen Löwenzahnpflanzen erzeugen, die zugleich weniger Inulin und mehr Latex produzierten. Das ist ein weiterer Schritt in Richtung einer wirtschaftlichen Latexproduktion aus Löwenzahn.   (mehr…)

Medizin: Erstmals Gentherapie mit CRISPR/Cas9 zugelassen

Am 16. November 2023 wurde ein Meilenstein der Medizingeschichte erreicht: Die erste Gentherapie, die auf Genomeditierung mit der Genschere CRISPR/Cas9 beruht, erhielt in Grossbritannien ihre Zulassung. Es ist erst elf Jahre her, dass Jennifer Doudna, Emmanuelle Charpentier und Kollegen mit ihren bahnbrechenden Arbeiten zur gezielten Erbgut-Veränderung die Grundlage für breite Anwendungen legten, auch in der Medizin. Vor drei Jahren erhielten die beiden Forscherinnen dafür den Nobelpreis. Die jetzt zugelassene Therapie wirkt gegen zwei erbliche Formen der Blutarmut: die Sichelzellenkrankheit und die ß-Thalassämie. In beiden Fällen steht durch einen genetischen Defekt zu wenig funktioneller roter Blutfarbstoff Hämoglobin zur Verfügung, der für den Sauerstofftransport wichtig ist. Dieser Mangel kann durch einen genetischen Trick ausgeglichen werden: Durch einen präzisen Schnitt wird ein Steuerungs-Gen ausgeschaltet und damit die Produktion einer alternativen Hämoglobin-Variante angeregt. Die Therapie erfordert einen mehrwöchigen Spitalaufenthalt, da die genetische Veränderung der Blut-Stammzellen ausserhalb des Körpers erfolgt und die genomeditierten Zellen anschliessend wieder im Körper angesiedelt werden müssen. Dafür kann die Therapie erstaunliche Erfolge verbuchen. Bei einem Grossteil der behandelten Patienten gehen die schweren Krankheitssymptome deutlich zurück oder verschwinden ganz. Auch für eine Reihe weiterer ernster Erkrankungen befinden sich vielversprechende Therapien mittels Genomeditierung in Entwicklung.   (mehr…)

Vollständige PDF Druckversion Point «Aktuelle Biotechnologie» November 2023 (Nr. 257) mit Quellenangaben

Text und Redaktion: Jan Lucht, Leiter Biotechnologie (jan.lucht@scienceindustries.ch)