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Das natürliche Vorkommen eines Wirkstoffs im Krebsmedikament Taxol® ist begrenzt und seine chemische Synthese aufwändig. Eine Vorstufe lässt sich günstig und einfach in einem Enzym-Membran-Reaktor herstellen. Als Rohstoff dient ein Extrakt aus Eibennadeln.
Die Zellen alter pazifischer Eiben bergen einen wertvollen Schatz: Das hochwirksame Antitumormittel Paclitaxel - bekannt unter dem Markennamen Taxol®. Onkologen setzen es gegen Eierstock- und Brustkrebs, aber auch bei Karzinomen in der Lunge ein. Es hemmt die Teilung der Zellen, die dann allmählich absterben. Leider produzieren die langsam wachsenden Eiben den Wirkstoff nur in winzigen Mengen. Paclitaxel komplett chemisch zu synthetisieren, ist zu aufwändig, um wirtschaftlich zu sein. Forscher suchen daher seit einigen Jahren nach Alternativen. Die Nadeln der kultivierbaren, europäischen Eibe Taxus baccata bieten einen sinnvollen Ansatz. Sie produzieren den Stoff 10-Deacetylbaccatin III (DAB), aus dem sich in nur wenigen Schritten Taxol herstellen lässt. Eine Methode um DAB biotechnologisch weiter umzusetzen, haben Forscher des Instituts für Bioprozess-und Analysenmesstechnik (iba) in Heiligenstadt im Rahmen eines BMBF-Projekts entwickelt. Partner sind die Technische Universität Berlin und das Institut für Bioanalytik, Umwelttoxikologie und Biotechnologie Halle GmbH. Die Fraunhofer-Patentstelle PST betreut und vermarktet das Projekt und die zugehörigen Patente.
"Wir setzen DAB mit einem Enzym um, das aus der Eibe isoliert wurde", erklärt Professor Gerald Lauckner vom iba. "Dadurch entsteht Baccatin III, eine Vorstufe von Paclitaxel, aus der Pharmafirmen dann einfach das Endprodukt synthetisieren können." Das Enzym erzeugen die Forscher preiswert mit Hilfe gentechnisch veränderter Bakterien des Stamms E. coli. Sie sind in den winzigen Poren einer Membran immobilisiert. Im Enzym-Membran-Reaktor strömt eine DAB-Lösung darüber und reagiert dabei zu Baccatin III. Dies wird mit einem halogenfreien Lösungsmittel abgetrennt, während nicht umgesetztes DAB wieder in den Reaktor zurückfließen kann. Eine Online-Analytik überwacht und steuert kontinuierlich die Zufuhr von DAB. Sie hält dessen Konzentration in einem engen Bereich konstant und steigert so die Effizienz der enzymatischen Umsetzung.
"Die Herstellungskosten sinken mindestens um den Faktor fünf, verglichen mit der Extraktion aus natürlichen Quellen", betont Lauckner. Und er sieht ein erhebliches Potenzial, den Prozess noch weiter zu optimieren. Hierfür suchen die Forscher nun Kontakt zu Industrieunternehmen. "Mit einem Partner könnte man auch die Übertragung des Prozesses in einen größeren Maßstab angehen," meint Lauckner. Derzeit kann der Prototyp der Anlage in den Labors des iba etwa vier Gramm pro Liter Reaktionslösung herstellen.
Ansprechpartner:
Dr. Birgit Liliensiek
Telefon: 0 89 / 12 05-66 13, Fax: -68 21
Birgit.Liliensiek@pst.fraunhofer.de
Prof. Dr. Gerald Lauckner
Telefon: 0 36 06 / 67-11 90, Fax: -12 00
gerald.lauckner@iba-heiligenstadt.de
http://www.iba-heiligenstadt.de - Institut für Bioprozess-und Analysenmesstechnik
http://www.pst.fraunhofer.de - Fraunhofer-Patentstelle für die Deutsche Forschung PST
http://www.fraunhofer.de/presse - Pressestelle der Fraunhofer-Gesellschaft
Criteria of this press release:
Biology, Chemistry, Information technology, Medicine, Nutrition / healthcare / nursing
transregional, national
Research results
German
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