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07.03.2012

Insilico erschließt Methanol als Rohstoff für die Bioproduktion

Insilico Biotechnology untersucht mit acht weiteren Partnern die Nutzung von Methanol als Rohstoff für die mikrobielle Bioproduktion. Durch Einsatz komplexer Simulationsmodelle hilft Insilico Biotechnology dabei, das Fundament für eine ökonomische und ökologische Zellfabrik zu legen.


Methanol für die neue Zwecke nutzbar zu machen ist das Ziel des Projektes Promyse. (© Dr. Claudio Rolli)

Bisher werden in der industriellen Biotechnologie vor allem Zucker als „Futtermittel“ für die Mikroorganismen eingesetzt, die wertvolle Ausgangsstoffe (zum Beispiel Feinchemikalien) für die Industrie produzieren. Die Zucker stammen häufig aus pflanzlichen Quellen, etwa aus Rohrzucker und Getreide. Da die industrielle Bioproduktion eine stark wachsende Branche mit großem Zukunftspotenzial ist, gerät die landwirtschaftliche Produktion der Rohstoffe zunehmend in Konkurrenz zur Nahrungsmittelproduktion. Dem wollen Insilico und die beteiligten europäischen Projektpartner entgegenwirken, zumal nur ein geringer Teil der Zucker-Rohstoffe in Europa selbst produziert werden kann und importiert werden muss. Ein weiteres Argument für den Umstieg auf Methanol ist seine weltweite Produktionskapazität von rund 46 Millionen Tonne jährlich, die bisher nur zu einem Bruchteil genutzt wird. Methanol wird heute vor allem aus Erdgas gewonnen, kann jedoch auch aus Biogas hergestellt werden.

Schon seit Jahrzehnten ist bekannt, dass es Bakterien gibt, die prinzipiell Methanol verwerten könnten. Aber erst das heutige Wissen um deren Stoffwechselvorgänge und die modernen Möglichkeiten, genetisch und molekularbiologisch einzugreifen, eröffnen Wege, den Methanolstoffwechsel ökonomisch zu nutzen. Der Forscherverbund fährt dabei dreigleisig: Zum einen sollen Methanol-verarbeitende Stoffwechselmodule aus methylotrophen Bakterien in klassische Produktionsstämme wie E. coli transferiert werden, um diese auf Methanol als Nahrungsquelle umzuprogrammieren. Es wird aber auch untersucht, wie sinnvoll der entgegengesetzte Weg ist, nämlich bewährte Produktionsmodule des bakteriellen Stoffwechsels in methylotrophe Bakterien einzubauen. Auf einem dritten Weg kommt schließlich die synthetische Biotechnologie zum Zuge: Die Konkurrenz zur Nahrungsmittelproduktion soll durch besonders effiziente Stoffwechselwege vermieden werden. Deshalb sollen Produktionsmodule und Methanol-verarbeitende Stoffwechselmodule in neuen Produktionsstämmen kombiniert werden.

Insilico Biotechnology unterstützt mit seiner Kernkompetenz zur Modellierung von Stoffwechselvorgängen alle drei Wege in diesem EU-Projekt. Das Firmenteam simuliert, wie sich neue Kombinationen von Stoffwechselschritten und -modulen auswirken, und zwar sowohl auf molekularer als auch auf zellulärer Ebene. Außerdem werden gemeinsam mit den Partnern neue Ansätze zum Monitoring von Stoffflüssen entwickelt und eingesetzt. Unterstützt durch ein kontinuierliches Feedback aus realen Experimenten, werden Funktion und Effizienz einer Methanol-basierten Bioproduktion simuliert. „Im Detail sind noch etliche Fragen ungeklärt, zum Beispiel, inwiefern sich erhöhte Methanol-Konzentration im Fermenter hemmend auf das Zellwachstum auswirken. Andererseits darf die Vitalität klassischer Produktionsstämme nicht unter dem Einbau Methanol-verarbeitender Stoffwechselmodule leiden“, sagt Insilico-Vorstand Klaus Mauch und will mit leistungsfähigen Insilico-Modellen und High-Performance-Computing zur Lösung der Fragstellung beitragen.

Hintergrund

Das Projekt PROMYSE (Products from Methanol by synthetic Cell Factories) ist im November 2011 gestartet und wird für zunächst drei Jahre mit rund drei Millionen Euro von der EU gefördert. Neben Insilico sind als deutsche Partner die DECHEMA, BASF und die Universität Bielefeld beteiligt. Die Projektleitung liegt bei der norwegischen Forschungsorganisation Stiftelsen SINTEF.

Insilico Biotechnology gestaltet und optimiert biotechnologische Prozesse für die chemische und pharmazeutische Industrie. Insilico hat die international anerkannte Expertise und eine weltweit einzigartige Technologie-Plattform, um Zellmodell-Bibliotheken mit Simulationsverfahren zu verknüpfen. Insilico wertet jeweils die neuesten biotechnologischen Daten aus und integriert sie in genomweite Netzwerkmodelle. Mithilfe von Höchstleistungscomputern entstehen neue und verbesserte Lösungen zur Herstellung von Biochemikalien und Biopharmazeutika, und die Entwicklungszeiten von Bioprozessen werden verkürzt.

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Insilico Biotechnology (01.03.2012) - 07.03.2012

Weitere Informationen:
Insilico Biotechnology AG
Dr. Heike Lehmann
Tel.: 0711/ 460 594 - 18
Fax: 0711/ 460 594 - 10
E-Mail: heike.lehmann(at)insilico-biotechnology.com

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