Entwicklung eines mikropartikelbasierten Bioprozesses zur nachhaltigen Produktion pharmazeutischer Wirkstoffe mit filamentösen Mikroorganismen

Mit filamentösen Mikroorganismen können eine Vielzahl wertvoller Wirkstoffe produziert werden. Die industrielle Herstellung ist jedoch häufig rohstoff- und energieintensiv sowie mit einem hohen Abfallaufkommen verbunden. Ziel des Projektes ist es durch Verwendung von Mikropartikeln die Ökobilanz und die Wirtschaftlichkeit solcher Prozesse zu verbessern.

In Submerskultur können filamentöse Mikroorganismen verschiedene Morphologien ausbilden. Je nach Stamm und Zielprodukt erweist sich das myzelartige Wachstum, das pelletartige Wachstum oder eine Zwischenform als vorteilhaft für die Wirkstoffproduktion. Durch Zugabe von bestimmten Mikropartikeln zum Kulturmedium wird die Ausbildung der Wachstumsform beeinflusst. Die bessere Kontrolle über die Morphologie von filamentösen Mikroorganismen ist nicht nur für die Prozessführung sondern oftmals auch für die Produktbildung von Vorteil.

In diesem Projekt sollen die Auswirkungen der Mikropartikel auf das Wachstum und die Produktbildung filamentöser Mikroorganismen näher untersucht und geeignete Partikeleigenschaften identifiziert werden, um eine bevorzugte Morphologie hervorzurufen und die Produktbildung zu optimieren. Durch den Einsatz von Mikropartikeln für Prozesse mit filamentösen Mikroorganismen könnten das benötigte Reaktionsvolumen gesenkt und die Prozesszeit verringert werden. Dies reduziert den Energieverbrauch, schont Ressourcen und führt so zur Umweltentlastung.

Zu diesem Zweck arbeitet das DECHEMA-Forschungsinstitut eng mit der W42 Industrial Biotechnology GmbH und der Surflay Nanotec GmbH zusammen. W42 verfügt über spezialisiertes Know-how in der Prozess- und Stammentwicklung, insbesondere von filamentösen Mikroorganismen, die die Surflay Nanotec GmbH ist führend in der Nanotechnologie.

Literatur:

B.-A. Kaup, K. Ehrich, M. Pescheck, J. Schrader (2008) Microparticle-enhanced cultivation of filamentous microorganisms: Increased chloroperoxidase formation by Caldariomyces fumago as an example. Biotechnology and Bioengineering, 99 (3) 491-498
DOI: 10.1002/bit.21713

R. Walisko, R. Krull, J. Schrader, C. Wittmann (2012) Microparticle based morphology engineering of filamentous microorganisms for industrial bio-production. Biotechnol Lett. 34 (11) 1975-1982
DOI: 10.1007/s10529-012-0997-1