Nutzung biologischer Artenvielfalt in den Meeren für neue Produkte

Obwohl Ozeane den Großteil der Erdoberfläche ausmachen, ist ihr vielfältiger Reichtum an Meeresmikroben biotechnologisch noch kaum erschlossen. Das EU-finanzierte Projekt SEABIOTECH entwickelte daher innovative Methoden zur Erforschung neuer Substanzen und Organismen aus extremen marinen Ökosystemen als Basis für neue industriell nutzbare Produkte.

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Mit den schwindenden Ressourcen zu Lande bieten sich Meere als künftige Rohstofflieferanten für neue Industrieprodukte im pharmazeutischen Sektor (Humanmedizin und Fischzucht) wie auch für Kosmetika, Nahrungsmittelergänzungen und Industriechemie geradezu an. Doch obwohl die Biodiversität in den Meeren weit größer ist als auf dem Land, stehen der umfassenden Erschließung weltweiter Meeresressourcen noch verschiedenste Hürden im Weg. Meere bedecken mit einer durchschnittlichen Tiefe von 3.800 rund 71% der Erdoberfläche. Um das reiche und ungenutzte Potenzial zu erschließen, lag der Schwerpunkt von SEABIOTECH auf der Analyse, Beprobung, Vermehrung, Lagerung und enormen Vielfalt hoch angepasster Organismen, so genannter "Extremophiler". "Da sie ihren Stoffwechsel in einzigartiger Weise der Umwelt anpassen können, haben Extremophilen enormes Potenzial für die innovative Biotechnologie. So könnten mit ihrer Hilfe industrielle Prozesse auch unter extremen Umweltbedingungen stattfinden, wenn herkömmliche Proteine denaturieren oder nicht mehr funktionieren würden", teilt SEABIOTECH-Projektkoordinatorin Dr. RuAngelie Edrada-Ebel von der Universität Strathclyde mit. Innovative Ansätze Um das Potenzial für die industrielle Biotechnologie zu erschließen, kamen modernste Metagenomikstrategien zum Einsatz, so z.B. Genanalysen an Proben, die direkt aus dem Meer stammen. Auf dieser Basis wurden dann Biodiscovery-Pipelines entwickelt, um das Potenzial von Meeresorganismen für neue Pharmazeutika, Kosmetika, Lebensmittel und Industriechemikalien zu nutzen. "Das Konsortium untersuchte den einzigartigen Artenreichtum der Meere und setzte innovative Vermehrungsmethoden und genomische und metagenomische Analysen in Kombination mit Metabolomik, Naturstoffchemie, Forschung an biologisch aktiven Substanzen und industriellen enzymatischen Verfahren ein", erklärt Dr. RuAngelie Edrada-Ebel. Das Projektteam, in dem 14 weltweit führende Einrichtungen aus ganz Europa zusammenarbeiteten, standardisierte ein innovatives Beprobungsverfahren für extremophile, noch unerschlossene Mikroben aus Gezeitenzonen in Island, aus Hydrothermalquellen und Tiefseebecken im östlichen Mittelmeer sowie von schottischen Küsten für eine möglichst hohe Qualität der Meeresressourcen. Die Forscher richteten eine zentrale Datenbank für die an 3.209 mikrobiellen Proben erfassten genomischen, chemischen und bioaktivitätsbezogenen Informationen ein. Gemeinsam mit europäischen, nationalen und internationalen Interessengruppen wurde eine harmonisierte Gesetzgebung für die nachhaltige Nutzung genetischer Ressourcen aus Meeresorganismen im Einklang mit dem Nagoya-Protokoll geplant. Wichtigste Ergebnisse SEABIOTECH stellte damit ein praktikables Modell vor, mit dem Europa künftig seine weltweite Spitzenposition in der Biotechnologie profilieren kann, und die zentrale Diversitäts-Gendatenbank mit Extrakten und Substanzen aus extremophilen Meeresorganismen wird eine wichtige Basis für kommende F&E-Projekte in diesem Bereich sein. "Neue unerforschte Arten mariner Mikroorganismen kommen damit erstmals als potenzielle Quellen für innovative Therapeutika in Betracht, aus denen Leitstrukturen isoliert und weiterentwickelt werden können, um dem erheblichen therapeutischen Bedarf etwa bei Krebserkrankungen, Infektionskrankheiten, metabolischem Syndrom und Entzündungserkrankungen nachzukommen oder Parasitenbefall in Aquakulturen zu bekämpfen", unterstreicht Dr. RuAngelie Edrada-Ebel.

Schlüsselbegriffe

SEABIOTECH, Meeresbiologie, Extremophile, Metagenomik

From sea-bed to test-bed: harvesting the potential of marine microbes for industrial biotechnology

Nutzung biologischer Artenvielfalt in den Meeren für neue Produkte

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