Zellfabriken für Antitumorwirkstoffe - iSBio-Team ausgezeichnet

Die amerikanische Zeitschrift Biotechnology & Bioengineering, eines der international führenden Journals auf dem Gebiet der Biotechnologie, hat Forschungsarbeiten zur Synthese von Antitumorwirkstoffen in maßgeschneiderten Designer-Stämmen von Escherichia coli gleich zweimal ausgezeichnet. Die Publikation von Rodrigues et al. mit dem Titel „Systems metabolic engineering of Escherichia coli for gram scale production of the antitumor drug deoxyviolacein”, die die Herstellung der wertvollen Substanz Deoxyviolacein beschreibt, wurde von den Herausgebern als besonders innovativ und relevant herausgehoben. In der Ausgabe vom November 2014 erschien dazu ein Spotlight Feature „High-value molecules in Escherichia coli at the gram scale“. Im März 2015 werden die Arbeiten zudem auf dem Cover der Zeitschrift gewürdigt.

Dr. André Rodrigues und Prof. Christoph Wittmann konnten dabei durch geschickte gentechnische Optimierung an verschiedenen Schlüsselpunkten den Stoffwechsel des Bakteriums umlenken und damit dessen Produktionsleistung schrittweise verbessern. So wurde beispielsweise erfolgreich die produktionslimitierende Regulation der Synthesekette für Tryptophan, die Vorstufe des Zielprodukts außer Kraft gesetzt. Die optimierten Produktionsstämme wurden dann in Bioreaktoren zur Entwicklung eines Herstellungsprozesses eingesetzt. Deoxyviolacein konnte auf diese Weise bis in den Gramm-pro-Liter-Bereich hinein hergestellt werden. Durch zielgerichtete Kopplung von Extraktion, Chromatographie und Kristallisation gelang dann eine Aufreinigung des wertvollen Produktes bis über 99% - eine wichtige Weiterentwicklung für die Zukunft. Der Naturstoff Deoxyviolacein hat vielversprechende Eigenschaften für einen therapeutischen Einsatz. Häufig scheitert eine effektive Herstellung an zu geringen Produktmengen im Produktionsprozess oder der Bildung unerwünschter Nebenprodukte, die sich nur schwer abtrennen lassen. Größere Mengen an Wirkstoffen werden jedoch dringend für die Erforschung ihrer therapeutischen Anwendbarkeit benötigt. Die iSBio-Strategien zum Stoffwechseldesign lassen sich auch auf andere Wirkstoffe übertragen, sodass sie ein großes Potential besitzen.