Designerpflanzen produzieren Metaboliten in Masse
Während die Menge von Verbindungen, die von Pflanzen produziert wird, für diese perfekt ist, ist sie zu gering, um für Pharmaunternehmen nützlich zu sein. Diese Moleküle sind sehr komplex und anderen weniger nützlichen, die von den Pflanzen produziert werden, oft sehr ähnlich, so dass es schwierig und teuer ist, diese zu isolieren und zu extrahieren. Das EU-finanzierte Projekt "Rational design of plant systems for sustainable generation of value-added industrial products" (SMARTCELL)(öffnet in neuem Fenster) entwickelte neue Techniken, mit denen die industrielle Ausbeutung der wertvollen Pflanzen-Sekundärmetabolite möglich wird.Wissenschaftler wandten neuartige Techniken an, um die Gene und Produkte des Terpenoid-Indolalkaloid-Wegs zu entwirren und Sekundärmetabolite mit pharmazeutischen Eigenschaften zu erhalten. Angefangen bei der Medizinalpflanze Immergrün, die kleine Mengen der gewünschten Verbindungen erzeugt, gelang es den Forschern funktionelle Verbindungen zwischen Genen, Enzymen und Moleküle zu ermitteln. Mithilfe von multigenen Transformationen, die von den Partnern entwickelt wurden, führte sie dann die entsprechenden Gene in Pflanzenzellen ein, um Aktivität zu testen. Mit fortschrittlichen und innovativen Analyseverfahren bestätigte das Team die Gen-Funktionen und die Herstellung von Zielverbindungen. Die Gene wurden dann in Organismen, wie Bakterien, schnell wachsendem Tabak sowie Haarwurzelkulturen und Zellsuspensionen, die kontinuierlich wachsen, exprimiert. Neue Bioinformatik-Werkzeuge wurden entwickelt, um spektrale Unterschiede zwischen den Gruppen von Tabak und Immergrün mit verschiedenen Genotypen und Wachstumsbedingungen zu messen und zu charakterisieren. Die Haarwurzel- und Zellkulturen lieferten die höchsten Erträge von Geraniol, einem sekundären Metaboliten, mit einer Produktion von etwa einem Gramm in 41 Tagen. Erweiterte Techniken und kostengünstige Herstellungswege öffnen die Tür zu Herstellung einer grenzenlosen Anzahl von chemischen Stoffen aus einer ebenso unbegrenzten Zahl von Pflanzenarten. SMARTCELL hat so den Grundstein für die Entwicklung der nachhaltigen Produktion von Pflanzen-Molekülen von pharmazeutischer Relevanz im industriellen Maßstab mithilfe von Biotechnologiesystemen gelegt und erfüllt die höchsten regulatorischen Standards.
