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Biotechnologie
Amöben produzieren THC und vielleicht auch bald Antibiotika
Amöben können nicht aus dem Bioreaktor kriechen
Angst, dass die gentechnisch veränderten Amöben nun aus dem Bioreaktor kriechen könnten, müsse man nicht haben, sagt der Forscher. „Auch Bakterien sind zumeist mobil. Die Amöbe bewegt sich kriechend über Oberflächen, ist aber nur schwach adhärent und an ein feuchtes Milieu gebunden. Sie ist nur bis circa 25 Grad Celsius lebens- und bewegungsfähig. Dazu ist der Reaktionsraum des Bioreaktors generell geschlossen, selbst der Gasaustausch verläuft über Sterilfilter. Hier besteht also keine besondere technische Herausforderung im Vergleich zu herkömmlich eingesetzten GMO (Gentechnisch modifizierten Organismen).“
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Derzeit ist das Verfahren noch im Laborstadium und auf dem Weg zur großtechnischen Anwendung. „Wir arbeiten derzeit an einer standardisierten und zuverlässig steuerbaren Kultivierung der Amöbe in Bioreaktoren und befinden uns derzeit versuchsweise in Größenordnungen von bis zu 200 Litern. Diese Versuche laufen derzeit im Biotechnikum des Instituts“, erklärt Hillmann. Dabei lasse sich der komplexe Organismus aber wie E. coli oder S. cerevisiae unkompliziert als Einzeller behandeln. „Die Amöbe lebt als Einzeller und vermehrt sich in Flüssigkultur durch einfache Zweiteilung. Diese Verdoppelungen finden bei ausreichenden Nährstoffen etwas alle sechs bis acht Stunden statt. Die Amöbe ist zu der sehr komplexen Fruchtkörperbildung fähig, diese ist aber in Flüssigmedien unterdrückt“, erklärt er.
Zunächst vor allem erstmal regulatorische Fragen
Als nächste Forschungsschritte stellten sich nun vor allem erstmal regulatorische Fragen, da es sich um einen völlig neuen Prozess mit einem neuen Organismus handele, sagt Hillmann. Die genetische Stabilität der Zellen – für die die Unterdrückung der Fruchtkörperbildung unter anderem wichtig ist – sowie der Bioprozess stünden dabei im Mittelpunkt. „Ein weiterer nächster Schritt ist natürlich die Optimierung der Erträge, sowie eine vollständige Synthese von THC“, sagt Hillmann.
Mit dem erreichten ist man bereits recht zufrieden und blickt positiv in die Zukunft. „Zunächst ging es bei dieser Arbeit um eine reine Machbarkeitsstudie, wobei wir recht schnell gemerkt haben, dass diese Ergebnisse großes Anwendungspotenzial besitzen. Derzeit arbeiten wir als Team an der Weiterentwicklung zu einem auch kommerziell verwertbaren System und freuen uns in Zukunft natürlich auch über Kooperationsangebote aus der Industrie“, sagt der Forscher.
Originalpublikation:
Reimer C, Kufs JE, Rautschek J, Regestein L, Valiante V, Hillmann F (2022) Engineering the amoeba Dictyostelium discoideum for biosynthesis of a cannabinoid precursor and other polyketides. Nat Biotechnol (2022). https://doi.org/10.1038/s41587-021-01143-8
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