Weiße Biotechnologie - Leipzig (2006-2010)

Das InnoProfile-Vorhaben

Neben den bekannten Bereichen der roten und der grünen Biotechnologie rückt momentan die älteste Art der Biotechnologie zunehmend in den Fokus der Öffentlichkeit – die weiße, oder auch industrielle Biotechnologie. Man spricht von der "dritten Welle" der Biotechnologie und prognostiziert diesem Bereich enorme Wachstumschancen. So soll zum Beispiel der Anteil biotechnologischer Verfahren in der Chemieindustrie im Jahr 2010 rund 10 % der Umsätze ausmachen.

Im Zuge der sächsischen Biotechnologie-Offensive konnte in Leipzig ein starker Biotechnologie-Cluster aufgebaut werden, der in der Bio City Leipzig seinen Mittelpunkt hat. Enzyme und rekombinante Proteine werden in Leipzig für die Entwicklung innovativer Produkte in den Bereichen Arzneistoff-Entwicklung, Diagnostik und Biokatalyse genutzt.

Um neue biotechnologische Verfahren und Produkte in so unterschiedlichen Bereichen für eine Weiterentwicklung des Biotechnologie-Clusters und ein an den Weltmärkten ausgerichtetes effizientes Wachstum der regionalen Unternehmen zu nutzen, müssen zwei elementare Voraussetzung geschaffen sein: Neue Enzyme und Enzymeigenschaften müssen identifiziert und isoliert werden. Identifizierte Enzyme und Proteine müssen in der benötigten Reinheit und Menge bereitgestellt werden können.

Diese Kompetenzfelder sind im Biotech-Cluster Leipzig so gut wie gar nicht entwickelt, was die Innovationsfähigkeit und -geschwindigkeit der regionalen Unternehmen stark beeinträchtigt. Hier setzt die InnoProfile-Nachwuchsgruppe „Weiße Biotechnologie“ an.

Die Ziele

In der Nachwuchsforschungsgruppe sollen die in der Region fehlenden technologischen Kompetenzen in einem Zeitraum von vier Jahren erarbeitet werden. Als Basis steht eine an der Universität Leipzig entwickelte und patentierte Screening-Technologie (Cluster-Screening) zur Verfügung. Mit dieser Technologie ist es möglich, Enzym-Bibliotheken in konkurrenzloser Geschwindigkeit auf industriell relevante Enzymeigenschaften zu durchmustern.

Die Entwicklungsrichtungen der Nachwuchsgruppe werden in enger Zusammenarbeit mit vier regionalen Industrie-Partnern definiert. Dies wird auch durch einen regen Personalaustausch innerhalb der Projektlaufzeit gewährleistet. Nach Abschluss des Vorhabens wird das generierte Know-how für die Entwicklung von innovativen Produkten und Produktionsverfahren bereitstehen. Diese können von Feinchemikalien, Pharmawirkstoffen und in vitro Diagnostika über die Identifizierung und Anwendung von hochreinen Enzymen/Proteinen in Biosensoren bis hin zur effizienten Produktion und Vermarktung von Antigenen reichen.

Die thematischen Schwerpunkte

Die Gruppe wird sich mit der Entwicklung von Technologieplattformen auf den folgenden Gebieten beschäftigen:

  • Identifikation von Enzymaktivitäten in Expressionsbibliotheken natürlichen Ursprungs (Genome und Metagenome)
  • Gentechnische Bereitstellung und Reinigung von Enzymen/Proteinen in Mengen und Spezifikationen, die wirtschaftlichen Anwendungen genügen

Von den Millionen von Mikroorganismen sind bis heute nur ca. 1% bekannt und nur ca. 5.000 davon konnten bisher im Labor kultiviert werden. Wiederum ein Bruchteil davon ist sequenziert oder erschöpfend nach neuen Aktivitäten durchmustert. Somit besteht in der Umwelt ein schier unerschöpfliches Reservoir an enzymatischen Aktivitäten. Durch die Adaptation des Cluster-Screenings in Kombination mit darauf abgestimmten Methoden zur Generierung von Genombanken oder Metagenombanken entsteht in der Region eine weltweit einmalige Kompetenz für die Erschließung der Biodiversität.

Im Einzelnen werden folgende Teilprojekte bearbeitet:

  • Erstellung und Durchmusterung von (meta-)genomischen Banken von Pro- und Eukaryoten
  • Entwicklung von Expressionssystemen für Hefen, Bacillus sp. und Aspergillus sp. und deren Anwendung in Hochzelldichte-Fermentationen
  • Identifikation und Überexpression von Monooxygenase-Systemen und deren Einsatz für biokatalytische Umsetzungen
  • Entwicklung von verschiedenen in vitro Translationssystemen und deren Einsatz für das Screenen von Genbanken anhand von Proteasen
  • Identifikation, Überexpression und Reinigung von für Biosensoren geeigneten Enzymen
  • Entwicklung von Screening-Systemen für Lipasen und Nitrilasen und deren Anwendung auf die Durchmusterung von Genbanken

Die Partner

  • c-LEcta GmbH, Leipzig
  • Labor Diagnostik Leipzig GmbH, Leipzig
  • Curacyte AG, Leipzig
  • SensLab GmbH, Leipzig

Kontakt

Prof. Dr. Annette Beck-Sickinger
Universität Leipzig
Institut für Biochemie
Deutscher Platz 5
04103 Leipzig
Tel.: 0341 9736-901
Fax.: 0341 9736-909
E-Mail: beck-sickinger[at]uni-leipzig.de