Forschung

Das Projekt zielt darauf ab, eine lokale, zuverlässige Quelle für hochwertiges Nahrungsprotein zu schaffen, ohne Ackerland oder Tiere zu beanspruchen. Der gewählte Ansatz besteht darin, sichere Nahrungsmittel-Hefen zu nutzen, die auf grünem Methanol und Ammoniak wachsen, um Protein in großem Maßstab herzustellen. Die beiden Hauptziele sind: (1) Vergleich zweier Hauptproduktlinien: Hefebiomasse als Nahrungsmittelproteinquelle und die Herstellung spezifischer funktioneller Nahrungsmittelproteine (z. B. Milch- oder Eiproteine). (2) Entwicklung eines kontinuierlichen Produktionsprozesses, Festlegung von Betriebsgrenzen sowie Bewertung der Kosten und der Auswirkungen auf das Klima. Das Projekt ist als Teil einer Zusammenarbeit mit der DTU Kopenhagen geplant, bei der deren Fachwissen im Bereich der Bioverfahrenstechnik mit unserem Know-how in der Hefebiotechnologie zusammengeführt wird.

„Grüne Chemie“ ist eine Leuchtturm-Bildungsinitiative im Bereich strukturierter MSc/PhD Programme der Universität Wien, der Technischen Universität Wien und der Universität für Bodenkultur Wien. Die Bildungsinitiative verfolgt folgende Zielsetzung: x) Aufbau und Etablierung von exzellent und bedarfsgerecht ausgebildetem Forschungspersonal im Bereich „Grüne Chemie“. Die chemische Industrie soll mit qualifizierten Absolventinnen und Absolventen unterstützt werden, die hohe Fachkompetenz aufweisen, eine kritische Auseinandersetzung mit Ressourcen beherrschen, mit Technologiebewertung vertraut sind, und Chemie im Sinne der Nachhaltigkeit verantwortungsbewusst weiterentwickeln. x) Enge Vernetzung und Austausch von Expertise der beteiligten Unternehmen mit den akademischen Institutionen. x) Forschungskarrieren im industriellen Entwicklungssektor erleichtern und neue Karrierepfade eröffnen. x) Setzen neuer Impulse in Forschung und Entwicklung nachhaltiger, sicherer und erneuerbarer Produkte, Energie und Technologien durch chemische und biochemische Prozesse gemäß einer ressourcenschonenden Kreislaufwirtschaft.

Das endoplasmatische Retikulum (ER) ist die Schlüsselorganelle für die Faltung und Prozessierung von sekretorischen Proteinen. Ineffiziente Faltung und Sekretion sind eine große Herausforderung bei der Herstellung rekombinanter Proteine, die als Biopharmazeutika oder zur Sicherung des künftigen Nahrungsmittelbedarfs benötigt werden. In den meisten Zellen, die keine Säugetiere sind, werden diese Prozesse durch das ER räumlich begrenzt. SynthER zielt darauf ab, über die bloße physische ER-Erweiterung hinauszugehen, indem die Funktionalität durch orthogonale und kombinatorische Expression von synthetischen ER-formenden Proteinen in Hefe- und Pflanzenzellen maßgeschneidert wird. Nach dem Vorbild professioneller sekretorischer Säugetierzellen will SynthER deren ER-Architektur in Hefe und Pflanzen biomimetisch nachbilden. Die neuen Morphologien werden mit einer breiten Palette von mikroskopischen Methoden und quantitativen Bildanalysen überwacht, und ihre Auswirkungen auf die Qualität und Quantität der sezernierten rekombinanten Proteine werden bestimmt. Darüber hinaus sollen synthetische ER-Exit-Vesikel (SERV) so konstruiert werden, dass sie ihre Proteinladung direkt an die Plasmamembran abgeben und so die oft nachteiligen Funktionen der Golgi und der Vakuole umgehen. SERVs sollen programmierbare synthetische Schaltkreise sein, die bei Bedarf exprimiert werden können. Insgesamt wird SynthER neuartige Zellfabrikkonzepte entwickeln, die einen bedeutenden Fortschritt gegenüber dem heutigen Stand der Technik darstellen. Das synthetische Endomembran-Engineering behandelt ein aktuelles Forschungsthema durch einen bahnbrechenden Ansatz der synthetischen Biologie, der das Potenzial hat, sowohl das wissenschaftliche Verständnis der Plastizität von Sekretionswegen als auch technologische Anwendungen voranzutreiben und damit der Medizin und Biotechnologie zu nutzen.