Aktuelle Veranstaltungen

Schach ist in seiner Heimat Volkssport. Als gebürtiger Ukrainer fühlt sich Yuri Gleba dem Spiel der Könige verbunden. Sein Motto: „Unternehmer müssen denken können wie Großmeister.“ Und das hat der promovierte Pflanzenphysiologe und Genetiker mit seinen Firmen Nomad Biosciences und Icon Genetics bewiesen. In der Geschäftswelt fühlt sich der 65-jährige Akademiker zuhause: „Wissenschaft, Politik, Wettbewerber – es müssen Aspekte aus sehr unterschiedlichen Bereichen beachtet werden. Genau das mag ich.“ Im Spätsommer sorgte das Hallenser Unternehmen Icon Genetics für Schlagzeilen. Denn die Pflanzentechnologen haben ein Verfahren entwickelt, mit dem sich das Ebola-Medikament ZMapp herstellen lässt - in Tabakpflanzen als Antikörper-Fabriken.

Dass in Gleba ein waschechter Unternehmer schlummerte, war lange Zeit nicht absehbar. Geschweige denn, dass er gar eine zentrale Rolle im Kampf gegen die aktuelle Ebola-Pandemie spielen würde. Der Pflanzenphysiologe arbeitete anfangs in der Sowjetunion. Nach dem Systemwechsel ging er dann für beinahe ein Jahrzehnt in die USA. „Dort, in der Forschungsabteilung einer Firma, habe ich gelernt, dass große Unternehmen nicht die besten Orte für das Gedeihen von Innovationen sind“, lautet Glebas Fazit.

Vom Start-up zum erfolgreichen Biotech-Unternehmen

Folgerichtig beginnt der damals schon fast 50-Jährige eine Unternehmerkarriere und gründet 1999 Icon Genetics in Princeton (USA). Das Start-up entwickelt für Kunden virale oder bakterielle Expressionssysteme zur Herstellung von Proteinen in Pflanzen. Der große Vorteil: Schon nach einem Monat können die gewünschten Proteine aus den Blättern en masse isoliert werden – egal, ob es sich um Low-Cost-Proteine wie industrielle Enzyme und Biomaterialien oder um hochwertige Biopharmazeutika handelt. Noch im ersten Jahr zieht Icon nach Europa um. „Einer der Gründe für den Schritt war, dass wir die USA kulturell als eine Wüste empfanden“, erinnert sich der Opernfan. Aufgrund persönlicher Kontakte entschied sich die dreiköpfige Familie für Deutschland. „Wir hatten pures Glück“, erinnert sich Gleba, „denn die deutsche Regierung legte damals ein riesiges Finanzierungsprogramm auf.“ Da es auch Geld von den Bundesländern gab, wurde die Firma in eine AG in München und eine GmbH in Halle an der Saale geteilt. „Ich denke, dass wir nur aufgrund dieser komfortablen Fördergeldsituation den sich damals gerade abzeichnenden Zusammenbruch der Biotech-Szene überleben konnten.“ Der Erfolg der Firma mündete in der Übernahme durch Bayer 2006. Der Pharmakonzern wollte mit Icons Technologie Krebsvakzine herstellen. Gleba wurde überredet, an Bord zu bleiben: „Aber irgendwann war ich nicht glücklich, dass nur dieses eine Produkt verfolgt wurde. Misslingt es, gerät die Technologie als Ganzes in Verruf.“

Mit Icon-Technologie gegen Ebola

Die Lösung: Gleba arbeitete ab 2008 halbtags bei Bayer, sonst für die von ihm neugegründete Nomad Bioscience – dort jedoch beschränkt auf nicht-pharmazeutische Projekte. 2012 verließ Bayer aufgrund eines Strategiewechsels das Gebiet komplett und Gleba war wieder als Schachstratege gefragt. Sein Zug: Nomad übernimmt Icon. Im Gegensatz zur Anfangszeit Icons verzichtete Gleba bei dem Management-Buyout nun ganz auf Wagniskapital. Die Mutterfirma Nomad gehört derzeit vier Personen, Gleba davon 90 Prozent. „Das spiegelt meine Frustration über Wagniskapital wider. Mit der Finanzierung über Auftragsforschung haben wir nun die volle Kontrolle.“ Hier kommt der Firma zugute, dass ihre Kunden aus so verschiedenen Bereichen wie der Pharma- oder der Agrarindustrie kommen. „Unsere 33 Mitarbeiter wechseln dann immer zwischen den Projekten. Aus betrieblichen Gründen mussten wir noch nie jemanden entlassen“, so Gleba. Stolz kann die Firma auch aus einem anderen Grund sein: Das gegen Ebola-Viren eingesetzte Medikament ZMapp basiert auf den Erfindungen der Hallenser . Gleba ist auch an Verhandlungen mit dem US-Verteidigungsministerium beteiligt. Aber es sind US-Firmen, die Icons Technologie zur Produktion des Wirkstoffcocktails nutzen. Gleba hat daher gemischte Gefühle: „So schön es ist, die Früchte der Arbeit reifen zu sehen. Es ist auch ein wenig frustrierend, dass dies nicht in Deutschland geschieht.“

Autor: Martin Laqua

Chess is a popular sport in his homeland. As a native of Ukraine, Yuri Gleba feels a connection with the game of kings. His motto: “Entrepreneurs should be able to think like a Grand Master.” Today, the businessman with a doctorate in plant physiology and genetics has proven this motto with his companies Nomad Biosciences and Icon Genetics. The business world is where the 65-year-old feels at home: “Science, politics, your competitors – you have to consider aspects from highly different areas. That’s exactly my thing.” His Halle-based company Icon Genetics was in the headlines during summer 2014 because of a method developed by the plant technologists that enables improved production of the ZMapp Ebola serum. The technique involves turning tobacco plants into antibody factories.

It wasn’t always clear that there was a born entrepreneur hiding inside the scientist Gleba, let alone that he would play a central role in the fight against the Ebola pandemic spreading in West Africa in 2014. The plant physiologist began his career in the Soviet Union. After the fall of the Iron Curtain, he spent almost a decade in the United States. “There, in a company research department, I learned that large companies are not the best places for innovation to flourish” is Gleba’s conclusion today.

From start-up to successful biotech company

As a consequence, the almost 50-year-old began a venture career, and in 1999 founded Icon Genetics in Princeton in the US. This start-up developed tailor-made viral or bacterial expression systems for protein production in plants. The major advantage of this approach is that as soon as one month later, the desired proteins can be isolated from the leaves in large quantities, regardless of whether they are low-cost proteins, industrial enzymes and biomaterials, or high-value biopharmaceuticals. In its very first year, Icon moved to Europe. “One of the reasons for the move was that, from a cultural perspective, we saw the US as a desert,” remembers the opera fan. The three-person family opted for Germany, where they already had personal contacts. “We were extremely lucky,” recalls Gleba, “because the German government was just beginning a huge financing program.” Funding was also available from the federal states, and so the company was divided into a public company in Munich and a limited liability company in Halle an der Saale. “I believe that we only survived the looming collapse of the biotech scene because of this comfortable funding situation.” The success of the company resulted in an acquisition in 2006 by the pharmaceutical corporation Bayer, who were looking to use Icon’s technology to create their own cancer vaccines. Gleba was persuaded to stay on board: “But at some point I was unhappy pursuing just a single product. If it failed, the technology as a whole would fall into disrepute.”

Icon technology vs. Ebola

The solution: From 2008, Gleba worked half days at Bayer and the other half at his newly-founded company Nomad Bioscience, which was this time limited to non-pharmaceutical projects. In 2012, Bayer exited the field of cancer vaccines following a change in strategy and the chess enthusiast Gleba was required again as a company strategist. His move: Nomad would acquire Icon. In contrast to the early days at Icon, Gleba dispensed entirely with venture capital in the management buyout. The parent company Nomad was subsequently owned by just four people, with Gleba controlling 90 percent. “This was a reflection of my frustration with venture capital. With the contract research, now we have full control of our financing.” Here, the company can benefit from the diverse nature of their clients, which span pharmaceutical development, agricultural industry and well beyond. “Our 33 employees are always switching between projects. We’ve never had to let anybody go for operational reasons,” says Gleba. There is another reason for a sense of pride at the company: The drug ZMapp, which is used to combat the Ebola virus, is based on inventions that originated in Halle. Gleba is also involved in negotiations with the US Department of Defense. The production of the drug cocktail – using Icon technology – is undertaken by US-based companies. Gleba has mixed feelings about this: “As nice as it is to see the fruits of our work begin to ripen, it’s also a little frustrating that it’s not happening in Germany.”

Author: Martin Laqua

Zellen sind lebende Fabriken, die aus zahlreichen Reaktionsräumen bestehen. Der Freiburger Chemiker Stefan Schiller will in Zellen künstliche Bläschen als Reaktionsräume schaffen und diese so ausstatten, dass darin künftig nützliche Substanzen hergestellt werden können. Mit solchen „Designer-Organellen“ will er die Basis legen für einen universellen Produktionsorganismus. Ein Vorhaben, für das der 43-Jährige nun den Forschungspreis „Nächste Generation biotechnologischer Verfahren“ des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) erhält. Mit der Millionenförderung kann Schiller in den kommenden fünf Jahren ein Team mit sechs Mitarbeitern finanzieren. Am Zentrum für Biosystemanalyse (ZBSA) an der Universität Freiburg wird er dazu nun selbst neue „Reaktionsräume“ beziehen und einrichten.

Stefan Schiller ist unter den Bioingenieuren der Innenarchitekt. Seine Baumaterialien sind Biomoleküle, sein Bauobjekt: lebende Zellen. „Wir wollen in der Zelle künstliche Reaktionsräume schaffen und diese passend möblieren“, sagt Schiller. „Dabei lassen wir uns von biologischen Systemen inspirieren. Wir stellen molekulare Bausteine und Komponenten mit neuem Design her, um damit Zellen mit neuen Funktionen auszustatten“, erläutert Schiller. Sein Forschungsgebiet fasst er unter dem Begriff „Bionische Chemie“ oder aber auch: synthetische Biologie. Hierbei versuchen Forscher Zellen mittels molekularbiologischer und biochemischer Tricks zu verändern und sie mit völlig neuen und nützlichen Eigenschaften auszustatten.

Basteln mit Molekülen

Schon als Schüler bastelte der gebürtige Wiesbadener gerne mit Molekülen. Gleich an mehrere Experimentierkästen knüpfte er daheim erste Verbindungen mit der Welt der Chemie. „Mich haben komplexe Moleküle und die Möglichkeiten, diese zu bauen, schon früh fasziniert“, erinnert sich Schiller. In Gießen, Mainz und an der University of Massachusetts in Amherst in den USA studierte er Chemie. Schon hier spezialisierte er sich auf die Synthese von komplexen natürlichen Makromolekülen. 2003 schloss er seine Doktorarbeit am Mainzer Max-Planck-Institut für Polymerforschung ab. Wenig später ging es für Schiller wieder in die USA – diesmal aber an die Westküste – an das renommierte Scripps Institute in La Jolla, die kalifornische Forschungshochburg bei San Diego. Seine vierjährige Postdoc-Zeit absolvierte er bei Peter Schultz, einem Pionier für Protein Engineering, dessen Team an nicht-natürlichen Aminosäuren forscht und auf diese Weise Eiweißmoleküle mit neuen Eigenschaften entwickelt. „Hier habe ich viele molekularbiologische Methoden kennengelernt, aber auch spannende Konzepte wie die am Scripps entwickelte Klick-Chemie“, sagt Schiller. Eine Erkenntnis: „Chemische Synthesen und Biosynthesen schließen sich nicht gegenseitig aus, sie lassen sich zusammenführen.“

Künstliche Räume schaffen

Auf die Idee, eine Zelle mit künstlichen Reaktionsräumen, sogenannten „Designer-Organellen“, auszustatten, kam Schiller in Freiburg. An der Albert-Ludwigs-Universität hat er hier seit 2008 eine eigene Forschergruppe am Freiburg Institute for Advanced Studies (FRIAS) aufgebaut, die an biohybriden Nanomaterialien forscht. Als Bausteine für die künstlichen Bläschen verwendet das Team neuartige Proteinmoleküle. Deren molekularer Bauplan wird in die Labormikrobe E. coli eingeschleust. „Unsere Bakterienzellen produzieren amphiphile Proteinmoleküle, die sich in der Zelle spontan zu Hohlstrukturen zusammenlagern“, erläutert der Forscher. Die Bläschen sind ihren natürlichen Vorbildern, den Vesikeln, recht ähnlich.

These ‘designer organelles’ are hoped to lay the groundwork for a universal production organism. The project has won the 43-year-old the Next Generation of Biotechnological Procedures award from the Federal Ministry of Education and Research (BMBF). The millions-strong endowment will fund Schiller’s six-person team over the coming five years. Today, he is setting up his own real-sized reaction chambers at the Center for Biological Systems Analysis (ZBSA) of the University of Freiburg.

In the world of bioengineering, Stefan Schiller is something of an interior designer. His construction materials are biomolecules; his design objects are living cells. “We want to create new artificial reaction chambers in the cells and furnish these in a number of ways, so to speak,” says Schiller. “Throughout, we draw inspiration from biological systems. We create molecular building blocks and components with new designs in order to give cells new properties.” He refers to his area of research as bionic chemistry, also as synthetic biology. Researchers in this field use molecular biological and biochemical know-how to change cells and give them entirely new and useful features.

Even as a schoolboy, the native of Wiesbaden would be happy tinkering with molecules, if on a slightly larger scale. Various oriented experimentation kits gave the future scientist his first connection to – and love of – chemistry. “I was immediately fascinated by the complex molecules and the idea of building them yourself,” Schiller recalls. The young Schiller eventually went on to study chemistry in Gießen, Mainz and at the University of Massachusetts in Amherst, USA, where even at this early stage he was specialised in the synthesis of complex natural macromolecules. In 2003 he completed his doctoral thesis at the Mainz Max Planck Institute for Polymer Research. Not long later he was back over the Atlantic, this time on the West Coast at the renowned Scripps Institute in La Jolla – the Californian research stronghold of San Diego. His four-year postdoctoral studies were completed under the tutelage of Peter Schultz, a pioneer in the field of protein engineering, whose team conducts research into non-natural amino acids used to create novel protein molecules. “I got to know many molecular biological methods here, but also many exciting concepts such as the ‘click chemistry’ developed at Scripps,” says Schiller today. One important finding that he took away with him: “Chemical synthesis and biosynthesis are not mutually exclusive – they can be consolidated.”

Sie entledigen sich ihrer Feinde, indem sie deren Erbgut zerschneiden: Diesen einfachen Trick von Bakterien nahm sich die gebürtige Französin Emmanuelle Charpentier zum Vorbild – und revolutionierte damit die Molekularbiologie. Mittlerweile erforscht und entwickelt sie ihre außergewöhnlich präzisen Gen-Scheren am Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung in Braunschweig für den Einsatz in der Biotechnologie weiter. An der Medizinischen Hochschule in Hannover hat sie zudem eine der renommierten Humboldt-Professuren inne.

Paris, 1981. Die zwölfjährige Emmanuelle kommt aus der Schule heim, heute stand ihr Lieblingsfach auf dem Stundenplan: Biologie. Zu ihrer Mutter sagt das Mädchen: „Eines Tages werde ich am Pasteur Institut arbeiten!“ Eine selbstbewusste Prognose – doch Jahre später schließt Emmanuelle Charpentier tatsächlich am renommierten Pariser Forschungszentrum ihre Doktorarbeit ab. Was sie als Zwölfjährige aber nicht voraussehen konnte: dass sie 30 Jahre später, als gestandene Biologin, eine kleine Revolution in Gang setzen würde.

Universalwerkzeug für DNA-Schnitte

Charpentier beschäftigt sich zu dieser Zeit mit der Virenabwehr von Bakterien: Sie entledigen sich ihrer Feinde, indem sie deren DNA einfach zerschneiden. Ob ein solcher Schneidemechanismus wohl nachgeahmt werden kann? Die Forscherin weiß, wie viele ihrer Kollegen damit beschäftigt sind, Genabschnitte zu zerteilen, gewünschte Abschnitte zu entfernen, einzufügen oder zu korrigieren. Bisher benötigen sie dafür viele Monate, eine regelrechte Bastelarbeit. Charpentiers Ehrgeiz: Sie will den bakteriellen Schneidemechanismus erst verstehen, dann nach- und in eine Art Universalwerkzeug umbauen. Gentechnische Eingriffe würden so viel schneller als bisher möglich. Es gäbe neue Therapiemöglichkeiten, etwa bei der Behandlung von menschlichen Erbkrankheiten. Das Problem: „Wir hatten zwar entdeckt, wie die Immunabwehr bei Bakterien funktioniert und wie wir sie für eine neue Technologie nutzen können“, erzählt sie rückblickend, „aber mir fehlte der letzte Baustein, damit das System für ganz unterschiedliche Zellen und Anwendungen funktioniert.“ Die Helmholtz-Wissenschaftlerin Emmanuelle Charpentier forscht an molekularen Scheren. Jüngst wurde sie mit der Alexander von Humboldt-Professur ausgezeichnet.

Bedeutende Veröffentlichung in Science

Diesen letzten Baustein entschlüsselt sie im hohen Norden Schwedens. Nach Stationen in den USA und Österreich wechselt sie 2009 an die Universität in Umeå – und damit in genau das richtige Umfeld für ihre Grundlagenforschung: Die finanziellen Bedingungen sind hervorragend, der universitäre Fokus ist stark auf Mikrobiologie gerichtet. Charpentier hat die Freiheit, auch risikoreiche und arbeitsintensive Projekte zu verfolgen – etwa ihre Gen-Schere. Und tatsächlich: 2012 veröffentlicht die Wissenschaftlerin eine komplette Anleitung für den Schneidemechanismus im Fachmagazin Science. Seitdem nutzen Wissenschaftler rund um den Globus das neue System. Die Technologie der ehemaligen Biologie-Einser-Schülerin erobert die Welt. Seit Anfang 2013 ist Charpentier in Braunschweig zu Hause. Am dortigen Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung leitet die 45-Jährige die Abteilung Regulation in der Infektionsbiologie. Dass sie häufig umziehen, sich immer wieder mit einer neuen Sprache, einer anderen Kultur arrangieren muss, gehört für die Französin zum Job dazu. „Das hat mich kreativer gemacht, mir immer wieder neue Impulse gegeben“, sagt sie. Ihren Doktoranden und Postdocs rät sie deshalb dringend zu einem Auslandsaufenthalt. Sie predigt geradezu, dass Chancen ergriffen werden müssen. „Einige Leute sehen das Glück auch dann nicht, wenn es sie in die Nase zwickt. Du musst es provozieren und dann zupacken.“ Nie das Land zu verlassen, die Wissenschaft als Nine-to-five-Job zu betrachten, das funktioniere nicht. „So kann man keine Karriere machen. Man muss realisieren, dass man in einem harten Wettbewerb steht.“

Viel Ballett getanzt

An der Medizinischen Hochschule Hannover hat Charpentier mittlerweile auch eine der 40 hoch dotierten Humboldt-Professuren inne – als dritte Frau neben 37 Männern. Muss man da nicht automatisch für eine Quotenregelung sein? Nein, findet Charpentier: „Diese Art von positiver Diskriminierung würde Frauen eher schaden. Ich fürchte, dass ihre Forschung als zweitklassig angesehen würde.“ Dennoch beobachtet sie, dass Frauen besser sein müssen als männliche Kollegen auf gleichen Positionen. Mit ihren dunkelbraunen kurzen Locken und ihrem offenen Lächeln wirkt die zierliche Frau weitaus jünger als Mitte 40. Früher hat sie viel getanzt, Ballett. Ihren täglichen Arbeitsweg legt sie mit dem Fahrrad zurück, zwölf Kilometer sind es insgesamt. „Ich muss meine Energie loswerden“, sagt sie. „Davon habe ich nämlich eine ganze Menge.“ Ab und zu kommt es vor, dass sie sich auf einem Rockkonzert austobt. „Da kann es mir passieren, dass ich mich in einem Pulk von tausend Kids wiederfinde. Damit habe ich überhaupt kein Problem“, sagt sie lachend. Viel Zeit fürs Tanzengehen bleibt Charpentier allerdings nicht: Neben ihrer Forschung hat sie jüngst eine Firma mitbegründet. CRISPR Therapeutics will auf Basis der neuen Technologie Therapien für lebensbedrohliche genetische Erkrankungen entwickeln. „Ich möchte mein Baby noch eine Weile begleiten“, sagt Emmanuelle Charpentier. „Es geht momentan alles so schnell, dass ich kaum Zeit habe, das richtig zu realisieren.“

Autorin: Maimona Id

Der Text ist ursprünglich im Forschungsmagazin "Helmholtz Perspektiven" (Heft Juli/August 2014) erschienen. Auf der Website der Helmholtz-Gemeinschaft findet sich auch ein Podcast-Beitrag mit Emmanuelle Charpentier: hier klicken.

Paris, 1981. The twelve-year-old Emmanuelle comes home from school, where she has been studying her favourite subject – biology. The girl says to her mother: “One day, I’m going to work at the Pasteur Institute!” A confident prediction, but Emmanuelle Charpentier did indeed go on to complete her doctoral thesis at the renowned Parisian research centre. However, the twelve-year-old Charpentier could not foresee that 30 years later, as a weathered biologist, she would be responsible for a minor revolution in her field.

Universal tool for DNA fragments

At this time, Charpentier is occupied with the study of bacterial protection mechanisms against viruses: This generally takes the form of the destruction of enemies by means of cutting out their genetic material. The big question is: Would it be possible to replicate this cutting mechanism? The researcher knows how to divide gene segments as well as how to remove, add or modify specific portions, a subject with which many of her colleagues are likewise occupied. To date, this kind of undertaking involved months of laborious and complex work. Charpentier’s ambition is first of all to fully understand the bacterial cutting mechanism and then translate this knowledge into a form of universal tool. This would enable genetic modifications to be carried out much faster than is currently possible. In turn, this could lead to new treatment options, including for human genetic diseases. However, there are issues to overcome: “We did indeed discover how the immune system works in bacteria and how we could use this for a new technology,” she says in retrospect, “but I missed the final component required for making the system work in cells with different functions and applications.”

Important publication in Science Magazine

Whilst based in the far north of Sweden, she eventually succeeded in decrypting this final component. In 2009, following positions in the USA and Austria, she moved her work to the University of Umea, and thereby into precisely the right environment for her basic research. As Charpentier recalls, the financial conditions were excellent and the academic focus was strongly oriented towards microbiology Moreover, she had the freedom to pursue high-risk and labour-intensive projects, including her research into gene-scissors. This hard work and serendipitous surroundings eventually provided some spectacular results: In 2012, the scientist published a complete guide for the cutting mechanism in the prestigious journal Science. Since then, scientists around the globe have been using the new system from the former straight-A student in Biology. Since the beginning of 2013, Charpentier has lived and worked in Braunschweig in Germany. At the local Helmholtz Centre for Infection Research, the 45-year-old heads the department ‘Regulation in Infection Biology’. The Frenchwoman considers the frequent moves and the adapting to new languages and cultures as simply part of the job. “This has made me more creative and has repeatedly given me fresh momentum,” she says. She thus recommends a stay abroad to all her students and postdocs, and reminds them to grasp any available opportunity. “Some people fail to recognise a lucky break, even when it’s staring them in the face. You have to make it happen and then jump right in.” Never leaving the country, viewing science as a nine-to-five job – this doesn’t cut it, in her opinion. “You can’t make a career out of that. You’re up against some serious competition, and that’s something you have to be clear about.”

A fan of ballet

At the Hannover Medical School, Charpentier – as one of just three women among 37 men – now holds one of the 40 highly endowed Humboldt Professorships. Surely this would be a case for a quota system? No, thinks Charpentier: “This kind of positive discrimination is more likely to hurt women. I would be worried that their research would be seen as second-rate.” However, she has observed that women have to perform better than male colleagues in the same positions. With her dark brown short curly hair and her open smile, the petite scientist looks much younger than her mid-40s – something that is possibly due to her earlier passion for ballet-dancing. She takes her daily commute by bike – twelve kilometres in total. “I have to get my energy out,” she says. “I have a great deal of it.” Sometimes she lets off steam at a rock concert. “It has happened that I found myself in a crowd of a thousands of kids. I have no problem with that at all!” she says, laughing. However, the demands of work means that there’s usually not much time left for dancing, not least because she recently co-founded a company of her own. CRISPR Therapeutics will utilise the new technology to develop therapies for life-threatening genetic diseases. “I want to accompany my baby for a little while yet,” says Emmanuelle Charpentier. “Right now, it’s all happening so fast that I’ve barely had time to take it in.”

Author: Maimona Id

The text originally was published in 2014 in the "Helmholtz Perspektiven" Magazine.

Mit einer Geschäftsidee im Kopf ist der Mikrobiologe Ulrich Rabausch zur Innovationsakademie Biotechnologie gekommen. Dort hat er Partner gefunden, mit denen er das Wagnis Unternehmertum in die Realität umsetzt: Mit Hilfe einer Millionenförderung im Rahmen des GO-Bio-Wettbewerbs des Bundesministeriums für Bildung und Forschung.

Es ist nicht das erste Unternehmen, das Ulrich Rabausch in Angriff nimmt. Aber es ist das erste, dem der Mikrobiologe von der Universität Hamburg seine professionelle Karriere widmet. Es geht um die Herstellung von gesundheitsfördernden, kosmetisch aktiven Inhaltsstoffen für die Kosmetikindustrie. „Das Unternehmerische fand ich schon immer spannend“, sagt Rabausch, der sich mit der Gründung von FrutAmazon bereits in seinen Studententagen am Aufbau einer Firma probiert hat. Dieses Unternehmen ist für ihn inzwischen Geschichte, doch das Interesse am Kaufmännischen blieb, und er ergänzte sein Mikrobiologie-Studium um das Nebenfach Betriebswirtschaftlehre. Als er im Sommer 2012 zufällig auf eine Annonce für die dritte „Innovationsakademie Biotechnologie“ stößt, ist er sofort begeistert: „Das Veranstaltungsformat klang vielversprechend, das wollte ich ausprobieren.“

Interdisziplinarität als Glücksfall

Damals bot die ehemalige Abfertigungshalle des Flughafen Tempelhof die Kulisse für die dritte Auflage der vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) ins Leben gerufenen Veranstaltungsreihe, die jedes Jahr zur Gründerwoche im Herbst stattfindet (mehr...). Als Teilnehmer kommen junge Naturwissenschaftler ebenso in Frage wie gestandene Unternehmer, Produktdesigner oder Marketingexperten. Gesucht werden Menschen mit Ideen und dem Interesse an der Gründung einer Firma. Für Rabausch erweist sich die Interdisziplinarität der Innovationsakademie als Glücksfall. „Im Laufe der zwei Tage habe ich Partner mit kaufmännischer Expertise sowie Branchenexperten gefunden, die mit mir gemeinsam den Weg der Firmengründung gehen wollten“, erinnert sich Rabausch, der damals eine Idee, die aus seiner Doktorarbeit resultierte, mit auf die Veranstaltung brachte. Ohne die Innovationsakademie, ohne die Unterstützung von Mitgründern hätte er diese nicht so entschlossen in Richtung Unternehmertum verfolgt, da ist er sich sicher. „Wir hatten vor Ort eine super Gemeinschaft, die sehr vielseitig zusammengesetzt war: Biowissenschaftler auf der einen Seite, aber auch alte Hasen mit Marktwissen und Leute aus dem Marketing.“ Im Rahmen des interaktiven Kreativitätsparcours der Innovationsakademie wurde die Geschäftsidee von allen Seiten unter die Lupe genommen. Er hatte es im Labor geschafft, Bakterienzellen so umzuprogrammieren, dass diese im Bioreaktor verschiedene Enzyme herstellen können, mit deren Hilfe Polyphenole maßgeschneidert mit unterschiedlichen Zuckerresten versehen werden können.

It is not the first company that Ulrich Rabausch had made a start on, but it is the first to which the microbiologist from the University of Hamburg has devoted his professional career. The company is occupied with the production of health-promoting, cosmetically active ingredients for the cosmetics industry. “I’ve always found the business side of things to be exciting,” says Rabausch, who already in his student days dipped his toe into business founding with the creation of the firm FrutAmazon. The company is now history, but the interest in commerce remained, leading him to supplement his studies in microbiology with a minor in Business Administration. When he chanced upon an ad for the third ‘Innovation Academy biotechnology’ in the summer of 2012, he was immediately convinced: “The format of the event sounded promising. I wanted to give it a try.”

The fluke of interdisciplinarity

The former departure hall of Berlin’s Tempelhof Airport served as the setting for the third edition of this series of events from the Federal Ministry of Education and Research (BMBF), which takes place every year as part of Entrepreneurship Week. Young and upcoming scientists as well as established entrepreneurs, product designers and marketing experts can all participate. The event is aimed in particular at people with ideas who are interested in starting a company. For Rabausch, the interdisciplinary nature of the Innovation Academy was something of a stroke of luck. “Over those two days I found partners with commercial expertise as well as industry experts who were willing to found a company together with me,” says Rabausch of the idea, which originally emerged in the course of his doctoral thesis. He is sure that had it not been for the Innovation Academy and for the support of co-founders, he would not have pursued this path of entrepreneurship quite as vigorously. “We came together as a very versatile community: Bioscientists alongside old hands with strong market knowledge, as well as people from marketing.”As part of the interactive creativity course from the Innovation Academy, the business idea was placed under the microscope from all angles. Back in the laboratory, Rabausch had succeeded in reprogramming bacteria cells so that they could produce various enzymes in the bioreactor. With the assistance of polyphenols, these could then be customised with various surface sugars.

Das Meer hat Nicole Dubilier schon als Kind fasziniert. Dass ausgerechnet ein Wurm ihre wissenschaftliche Laufbahn schlagartig verändern würde, darüber kann die preisgekrönte Forscherin heute nur herzhaft lachen. Ihre Entdeckung der symbiotischen Dreierbeziehung aus einem marinen Wurm und zwei Bakterien wurde 2001 im Fachjournal Nature veröffentlicht - machte die Hamburgerin berühmt. Heute zählt sie zu den bedeutendsten Mikrobiologen weltweit und ist Direktorin am Max-Planck-Institut für marine Mikrobiologie in Bremen. Für ihre Forschung zu Symbiosen wurde Dubilier dieses Jahr mit dem renommierten Leibniz-Preis ausgezeichnet.

Nicole Dubilier ist Forscherin mit Leib und Seele. So oft es geht, tauscht die Mikrobiologin die Bequemlichkeit und Routine des Büroalltags gegen die Einschränkungen eines Lebens auf Hoher See. Angetrieben von der Neugier, die symbiotischen Lebensumstände von Würmern oder Muscheln vor Ort zu erforschen, nimmt die Hamburgerin die oft wochenlange Trennung von Mann und Sohn in Kauf. Selbst die lästige Seekrankheit kann sie nicht aufhalten. „Meine Forschungsobjekte im Feld zu sehen, ist für mich der besondere Reiz. Wenn ich sie anfassen und riechen kann, ist sofort eine andere Kreativität da“, sagt sie. Für ihre Erfolge in der Symbioseforschung wurde die Hanseatin mit amerikanischem Pass im März von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) mit dem renommierten Gottfried-Wilhelm-Leibniz-Preis ausgezeichnet. Das Preisgeld von 2,5 Millionen Euro gibt Dubilier die Freiheit, weitere Forschungsfahrten zu finanzieren.

Ballett und Politik

Derweil hat Dubilier nie von einer Karriere als Wissenschaftlerin geträumt. Ursprünglich wollte sie klassische Tänzerin werden. Nach ihrem Umzug von New York nach Wiesbaden in den 70er Jahren, nahm die Tochter eines amerikanischen Vaters und einer deutschen Mutter Ballettunterricht und bestand sogar die Aufnahmeprüfung an der Stuttgarter Akademie. Doch die Schule abzubrechen, um Primaballerina zu werden, kam für die damals 15-Jährige nicht infrage. Dubilier hatte Spaß am Lernen und am Nachdenken. Nicht Biologie oder Chemie, sondern Politik und Geisteswissenschaften interessierten sie. Für die Gesprächsthemen der Tänzerinnen konnte sie sich nicht begeistern. „Es war eine Zeit des geistigen Aufwachens“, erinnert sich Dubilier. Ihre Mutter erkannte früh, dass die Talente der Tochter auf einem anderen Gebiet liegen. „Sie sagte, wenn Du in den Füßen das hättest, was Du im Kopf hast, dann wärst du ne prima Ballerina“. Damit waren die Weichen gestellt. In welche Richtung der Zug genau fahren sollte, war allerdings längst nicht klar. Als Kind schon liebte sie das Meer. In New York aufgewachsen, verbrachte die Familie jedes Jahr im Sommer zwei Monate auf einer Insel vor Long Island. „Ich habe Muscheln gern gegessen. Das war meine einzige Verbindung zu Meerestieren. Biologie fand ich völlig uninteressant“, gesteht die Mikrobiologin lachend. Ein Praktikum in der Forschungsstation auf der Insel Helgoland sollte ihre berufliche Zukunft entscheiden. „Da hab ich gemerkt, das ist es“.

Zusammenarbeiten im Team

Dubilier studierte in den 1980er Jahren an der Universität Hamburg Biologie und promovierte 1992 bei Olav Giere im Fach Marine Zoologie. Doktorvater Giere forschte damals an darmlosen Würmern, die er an der Küste Bermudas aufgespürt hatte. Die im sulfidreichen Sediment lebenden Tierchen zeigten eine ähnliche Symbiose wie der später von Dubilier vor Elba gefundene Ringelwurm namens Olavius algarvensis. Wie spannend Forschung sein kann, erfuhr Dubilier während ihrer dreijährigen Postdoc-Zeit bei Colleen Cavanaugh an der Harvard University. Cavanaugh war entscheidend an der Entdeckung der symbiontisch lebenden Tiefsee-Röhrenwürmer beteiligt und weckte in ihr die Faszination für diese unscheinbaren Meeresbewohner. „Das Grundprinzip einer Symbiose – zwei ganz unterschiedliche Organismen kommen und arbeiten zusammen und sind so noch stärker als allein – das hat mich fasziniert“, sagt Dubilier.

Even as a child, Nicole Dubilier was fascinated by the sea. Today, the award-winning researcher lets out a hearty laugh at the thought that a worm was responsible for bringing about an abrupt change in her academic career. Her discovery of the symbiotic three-way relationship between a marine worm and two kinds of bacteria was published in 2001 in Nature, and brought fame to the Hamburg-born scientist. Today, on top of a position as director of the Max Planck Institute for Marine Microbiology in Bremen, she counts among the world's leading microbiologists. In 2014, Dubilier was awarded the prestigious Leibniz Prize for her research into symbiosis.

Nicole Dubilier is a researcher with body and soul. As often as time permits, the microbiologist exchanges the comfort and routine of office life for the constraints of life on the high seas. Driven by a curiosity to explore the symbiotic lives of worms or mussels, the native of Hamburg leaves her husband and son behind for up to a week at a time – an aspect of her work that she admits is a sacrifice for her family. Even the annoyance of seasickness is no deterrent. “Seeing my research objects in their natural habitats holds a special appeal for me. If I can touch and smell them, I immediately reach another level of creativity,” she says. In March, the resident of Hamburg (with an American passport) was awarded the prestigious Gottfried Wilhelm Leibniz Prize from the German Research Foundation (DFG) for her success in symbiosis research. The prize money of €2.5 million gives Dubilier the freedom to fund further research trips.

Ballet and politics

Dubilier never dreamed of a career as a scientist. Originally, she wanted to be a classical dancer. After moving from New York to Wiesbaden in the 1970s, the daughter of an American father and a German mother took ballet lessons and even passed the entrance exam at the Stuttgart Academy. However, dropping out of school to become a prima ballerina was never an option for the then 15-year-old. Dubilier found joy in learning, and in reflection on her surroundings. Back then, this was not biology or chemistry, but in politics and the humanities. However, the young dancer could not take an interest in the predominant talking points of the time. “It was a time of spiritual awakening,” recalls Dubilier today. Her mother recognised early on that her daughter’s talents lay in a different field. “She said: if you had in your feet what you have in your mind, then you'd be a top-notch ballerina.” And with this, the course was set. Nevertheless, she remained unclear as to precisely which direction to take. Even as a child, she loved the sea. Born and raised in New York, the family spent two months of every summer on an island near the coast of Long Island. “I loved to eat mussels. That was my only connection to marine animals! I found biology completely uninteresting,” admits the microbiologist with a laugh. However, an internship at the research station on the island of Helgoland would prove to be decisive for her future career. “I was then that I realised – this is it.”

Working together as a team

In the 1980s, Dubilier studied biology at the University of Hamburg, eventually receiving her doctorate in marine zoology in 1992 under the supervision of Olav Giere. At the time, Giere was conducting research into gutless worms that he had found on the coast of Bermuda. The creatures, which live in a sulphide-rich sediment, exhibited a similar symbiosis to the annelid Olavius algarvensis later found by Dubilier near the island of Elba. Dubilier learned just how exciting research can be during her three-year postdoctoral studies under the tutorship of Colleen Cavanaugh at Harvard University. Cavanaugh, who was instrumental in the discovery of the symbiotic deep-sea tubeworms, awakened in her student a fascination for the non-descript sea creatures. “I was fascinated by the basic principle of symbiosis, namely two very different organisms working together and becoming stronger as a result,” says Dubilier.

Jörg Riesmeier ist seit 2010 Geschäftsführer des Kölner Biotechnologie-Unternehmens Direvo IBT. Als Firmenlenker hat sich der 48-jährige Biochemiker allerdings schon viel früher beweisen können. Nach Studium und Blitz-Promotion („zwei Jahre und zehn Tage“) in Berlin zählte er 2006 zu den Mitgründern des Potsdamer Pflanzenbiotech-Start-ups Planttec und wurde dessen Geschäftsführer. Nach einem mehrjährigen Intermezzo als Fondsmanager in den USA hat er in den vergangenen Jahren die auf industrielle Biotechnologie spezialisierte Direvo auf neuen Kurs gebracht.

Mitte der 1990er Jahre. Jörg Riesmeier ist mit gerade einmal 32 Jahren zum Geschäftsführer des kleinen Start-ups Planttec gemacht worden. Am Anfang läuft nicht alles glatt und er ist „mehr als einmal“ über die Haltung seiner Geschäftspartner verärgert: „Nur weil die eine Visitenkarte mit dem Namen einer großen deutschen Firma präsentieren, haben sie die Weisheit nicht für sich gepachtet!“

Rasanter Aufstieg

Mit der Zeit verschafft sich Riesmeier Respekt – auch durch „Tacheles reden im Hinterzimmer“. Ein bisschen war der Niedersachse zu seinem Job gekommen wie die Jungfrau zum Kinde. Am Max-Planck-Institut (MPI) für molekulare Pflanzenphysiologie in Potsdam-Golm arbeitete das Team um Lothar Willmitzer auch an stark anwendungsbezogenen Projekten. Das passte nicht ins Konzept des Institutes. Abbruch oder Ausgründung? Biochemiker Riesmeier hatte bereits bei Willmitzer promoviert, folgte ihm mit 28 als Juniorgruppenleiter ans Institut für Genbiologische Forschung Berlin und arbeitete nach dessen Schließung am MPI an seiner Habilitation. Bei einer solchen Karriere im Eiltempo war es eigentlich nur logisch, dass ihm die Leitung der neu gegründeten Planttec GmbH angetragen wurde. Riesmeier traute sich die Aufgabe zu und baute die Potsdamer Firma an der Schnittstelle von grüner und weißer Biotechnologie auf. 2000 wurde Planttec von Agrevo übernommen, bald darauf in Aventis Cropscience umgetauft und schließlich 2002 an die Bayer AG verkauft. Während dieser Zeit erweiterte Riesmeier den Standort auf der Insel Hermannswerder auf 70 Mitarbeiter. Ende 2003 wurde dann die Rechtsform der Firma geändert - für Riesmeier gab es damit keine adäquate Aufgabe mehr. Bayer erhielt den Standort als Bayer Bioscience bis 2008, dann wurden die Projekte in die USA und Belgien überführt und das Gewächshaus in Potsdam verlassen.

Geniales kalifornisches Flair

Damals wurde aus einer Tendenz ein Fakt: „Die Grüne Gentechnik war in Deutschland gescheitert“, sagt Riesmeier rückblickend. Er selbst ging als Fondsmanager mit seiner Familie nach Kalifornien. Eine richtige Entscheidung: „Das Flair an der Westküste war genial. Und erst das Geschäftsklima – wie für mich gemacht!“ Vom Pioniergeist beflügelt, wartete die nächste Herausforderung in Boston. Von dort organisierte er den niederländischen Fonds LSP Bioventures. Das Geld kam von Syngenta, die sich so frühzeitig mit cleveren Ideen aus der industriellen Biotechnologie versorgen wollte. Mit Erfolg: Nach dem Anfangsinvestment - vermittelt durch Riesmeier – kauften die Schweizer 2012 eine Firma „irgendwo im tiefen Hinterland Floridas“ für satte 113 Millionen US-Dollar. Zu diesem Zeitpunkt war Tausendsassa Riesmeier aber schon wieder zurück in Deutschland. Grund: Die weltweit äußerst angespannte Finanz-Situation und die damit verbundene Zurückhaltung von Geldgebern. „Ab 2008 wurde die Lage grässlich. Das Investorengeschäft hat überhaupt keinen Spaß mehr gemacht“Enzyme steuern den überwiegenden Teil der biochemischen Reaktionen. Wie das genau funktioniert, erklärt Jan Wolkenhauer in der neuen Kreidezeit.Quelle: biotechnologie.tv, resümiert Riesmeier.

Direvo komplett umgekrempelt

Wie so oft spielte ihm dann der Zufall in die Hände. Die Direvo Industrial Biotechnology (IBT) GmbH in Köln suchte gerade einen neuen Geschäftsführer. Nach dem Herauslösen der Sparte industrielle Biotechnologie aus der Direvo Biotech AG war der Pharma-Arm gerade in der Bayer AG aufgegangen. Ex-Chef Thomas von Rüden übernahm kurzzeitig das Ruder der Direvo IBT – und reaktivierte mit Riesmeier einen Kontakt aus früheren Tagen. Der kannte die Firma bereits: „Wir bei LSP hatten Direvo zwar beobachtet, konnten uns aber nicht zu einem Investment durchringen.“ Damit wusste der frisch gebackene Chef natürlich auch, dass ihn gehörig Arbeit in Köln erwartete: „Wir haben die Firma komplett umgekrempelt.“ Drei Jahre später steht sie mit 30 Angestellten und zwei Hauptprodukten gut da. Die BluZy-Enzyme werten als Futtermittel verwendete Abfälle der Bioethanolproduktion auf. Die BluCon-Plattform garantiert die Umwandlung organischer Abfälle in wirtschaftlich verwertbare Einzelbausteine wie Milchsäure.

Experimente in der Küche

Die Riesmeiers wohnen jetzt wieder in Berlin: „Nach der Zeit in den USA wollten wir der Kinder wegen wieder auf bekanntes Terrain.“ Wochentags nächtigt Riesmeier in einer kleinen Mietwohnung in Köln. Die Wochenenden verbringt der laut Eigenaussage „experimentierfreudige Hobbykoch“ mit seiner Frau und den sechs und elf Jahre alten Söhnen in Berlin-Zehlendorf. Obwohl sie noch nicht so recht wissen, was der Papa macht, wollen beide Erfinder werden.

Autor: Martin Laqua

Since 2010, Jörg Riesmeier’s first responsibility has been as managing director of the Cologne-based biotech company Direvo IBT. However, the 48-year-old biochemist already established his credentials as a company head some years ago. In 2006, after finishing his degree studies and completing a lightning-fast doctorate in Berlin (“two years and ten days”), he was one of the founders of the Potsdam-based plant biotech start-up PlantTec, as well as its first managing director.

It’s the mid-1990s. At the tender age of 32, Jörg Riesmeier has just been made CEO of the small start-up PlantTec. Not everything goes smoothly in these early days, and “more than once” he is enraged by attitudes of his business partners: “Just because they could present a business card embossed with the name of a large German company, they thought they had a monopoly on wisdom!”

A rapid rise

Over time, gives Riesmeier managed to gain the respect of his peers, also as a result of “some plain talking outside of the meeting rooms.” There was an element of fortune in how the native of Lower Saxony arrived at his post. At the Max Planck Institute (MPI) for Molecular Plant Physiology in Potsdam-Golm, Lothar Willmitzer and his team (including Riesmeier) were working hard on strongly application-oriented projects. This did not fit into the general concept of the institute. So, should the work be binned or spun-off? The biochemist Riesmeier had already earned a doctorate under Willmitzer’s supervision, and at the age of 28 had followed him to the Institute of Gene-Biological Research in Berlin in the role as a junior group leader. When the institute closed down, he remained in the capital to work on his doctorate, this time at the MPI. With a career that was progressing at such a tempo, it seemed only logical that he would be offered the top position at the newly founded PlantTec GmbH. Riesmeier was happy to step up to the task, and began to build up the Potsdam-based company at the intersection between green and white biotechnology. In 2000, PlantTec was acquired by Agrevo, who soon renamed it Aventis CropScience, before selling it again to Bayer AG in 2002. During this time, Riesmeier expanded the company’s Hermannswerder Island location to 70 employees. The legal form of the company was changed at the end of 2003 – for Riesmeier, there was little left to do that offered him the necessary challenge. Bayer took over the location as Bayer Bioscience up to 2008, after which the projects were transferred to the US and Belgium, leaving the greenhouses in Potsdam empty.

Easy Californian flair

Back then, there was a tendency in the sector that was taken as fact: “Green genetic engineering was deemed to have failed in Germany,” says Riesmeier. During his role as fund manager, he even moved his family to California. It was the right decision: “There’s a fantastic vibe on the west coast. And the business climate – it was made for me!” Inspired by the pioneering spirit, the next challenge was already waiting in Boston, namely the organisation of the Dutch LSP BioVentures fund. The money came from Syngenta, which was hoping to be early to cash in on the clever ideas emerging from industrial biotechnology. It was a successful approach. After the initial investment – mediated by Riesmeier – in 2012 the Swiss Syngenta purchased a company “somewhere deep in the hinterland of Florida” for a whopping $113 million. By this time, the multi-talented Riesmeier was already back in Germany. The reason he gives for this is the extremely weak global financial situation and the consequent reluctance among the usual financial backers to part with their cash. “By 2008, the situation was dire. The investor business was no fun anymore,” remembers Riesmeier.

A revolution at Direvo

As is so often the case, there was a strong element of luck. Direvo Industrial Biotechnology (IBT) GmbH in Cologne was on the lookout for a new CEO. The pharmaceutical was flourishing at Bayer after the hiving-off of the industrial biotechnology division from Direvo Biotech AG. Ex-head Thomas von Rüden briefly took over the helm at Direvo IBT and re-established contact with Riesmeier, who he knew from earlier days. Riesmeier was already familiar with the company: “We had had an eye on Direvo at LSP, but were not yet minded to make an investment.” Of course, the newly crowned head was also aware of this, and knew that there was work ahead of him in Cologne: “We totally revamped the company.” Three years later, the firm is doing very well and has 30 employees and two main products on its books. BluZy enzymes utilise as feed the waste produced by bioethanol production, while the BluCon platform guarantees the conversion of organic waste into economically viable individual building blocks such as lactic acid.

Weekend experiments only in the kitchen Berlin is now home once again for the Riesmeiers family. “After our stretch in the US we wanted to be on familiar territory again, above all for the kids.” During the week, Riesmeier stays in a small rented apartment in Cologne. The weekends are often spent, in his own words, as an “experimental amateur cook”. His testers are Mrs. Riesmeier and his six and eleven-year-old sons in Berlin-Zehlendorf. Although they can’t quite explain what it is that dad does during the week, they have both declared that they also want to be inventors when they grow up.

Author: Martin Laqua

Seit ihrer Entwicklung vor mehr als 30 Jahren hat sich die Polymerase-Kettenreaktion (PCR) als eine der wichtigsten Standardmethoden der Biotechnologie behauptet. Mit ihrer Hilfe lässen sich einzelne oder wenige DNA-Abschnitte gezielt vermehrt. Finanziert durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) hat die Firma GNA Biosolutions in einem Projekt der Förderinitiative KMU-innovativ ein neues Turbo-Verfahren entwickelt: Der Schritt der DNA-Vervielfältigung wurde massiv beschleunigt, statt Stunden braucht die sogenannte Laser-PCR nur noch rund 15 Minuten.

Im Jahr 1983 schlug die Geburtstunde der Polymerasekettenreaktion. An dem Prinzip der Methode hat sich in den vergangenen Jahrzehnten kaum etwas geändert: Durch eine geschickte Temperaturführung lässt sich DNA mit bestimmten molekularen Werkzeugen vervielfältigen. „Obwohl eigentlich nur ein paar wenige DNA-Moleküle aufgeheizt werden sollen, musste man bisher immer die gesamte Reaktionsflüssigkeit erwärmen", sagt Joachim Stehr, Forschungschef der Biotech-Firma GNA Biosolutions GmbH. Auch wenn das Aufwärmen und Abkühlen in der klassischen PCR nur jeweils einige Sekunden dauert – weil der Schritt dutzende Male wiederholt wird, dauert das Verfahren insgesamt trotzdem recht lang.

Im Rahmen eines Projekts in der Fördermaßnahme KMU-innovativ hat das Unternehmen in Martinsried nun den PCR-Prozess massiv beschleunigt. Das BMBF hat die Entwicklung mit rund 300.000 Euro gefördert. „Wir halten die gesamte Flüssigkeit auf einer konstanten Temperatur. Mit kurzen Laserpulsen heizen wir Goldnanopartikel auf, an denen die zu vervielfältigenden DNA-Abschnitte hängen", beschreibt Stehr das von ihm mitentwickelte Laser-PCR-Verfahren. Das kurze – nur wenige Mikrosekunden dauernde – Aufheizen der Nanopartikel funktioniert etwa eine Million Mal schneller als das bisherige Heizen der gesamten Flüssigkeit. Binnen 15 Minuten kann so der gesamte Prozess abgeschlossen werden, heißt es von GNA Biosolutions.

Auf den ersten Blick ist die immergrüne Kreuzblättrige Wolfsmilch (Euphorbia lathyris) eher unscheinbar. Tatsächlich hat das Kraut es aber in sich: Die Samen enthalten 40-50 Prozent fettes Öl. Der reichlich fließende Milchsaft enthält zudem 8-12 Prozent Kohlenwasserstoffe als Terpene. Vor allem die darin enthaltenen energiereichen Triterpenoide haben das Interesse der Wissenschaft geweckt. Denn diese könnten Biokraftstoffen beigemengt werden. Weil die Pflanze auch auf trockenen und kargen Böden gedeiht, die sich kaum anderweitig nutzen lassen, würden wertvolle Ackerflächen entlastet. Mit Unterstützung des Bundesforschungsministerium hat ein internationales Wissenschaftlerteam unter Beteiligung deutscher Forscher um Hans-Peter Mock vom Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) die Pflanze nun genau unter die Lupe genommen. Das Ziel: Die Wildpflanzen besser verstehen und Optimierungspotenzial für den Einsatz als Energiepflanze ausloten.

Hierzulande ist Euphorbia bei Hobbygärtnern vor allem wegen ihrer fraktalen Wuchsform und der angeblichen Wirkung gegen Wühlmäuse beliebt. Für Hans-Peter-Mock von der Abteilung Physiologie und Zellbiologie des IPK in Gatersleben sind es hingegen vor allem ihre inneren Werte, die zählen. Das Wolfsmilchgewächs enthält reichlich Milchsaft mit einem hohen Anteil energiereicher Kohlenwasserstoffe, sogenannter Triterpenoide. Als Beimengung könnten sie Biokraftstoff einen zusätzlichen Energieschub verleihen. Bereits vor Jahrzehnten sind die Forscher auf die Pflanze aufmerksam geworden.

Wolfsmilchgewächs als Benzinpflanze

Der US-amerikanische Pflanzenforscher und Nobelpreisträger Melvin Calvin, Namensgeber des von ihm entdeckten Calvin-Stoffwechselzyklus in Pflanzen, schlug bereits Mitte der siebziger Jahre vor, Euphorbia als „Benzinpflanze" zu nutzen. Umgesetzt wurden diese Pläne damals aber nicht. Das könnte sich nun jedoch ändern. „Euophorbia gedeiht auch auf mageren Flächen. Sie findet sich zum Beispiel häufig in den Trockengebieten Spaniens", berichtet Mock, Leiter der Arbeitsgruppe Angewandte Biochemie am IPK. Zusammen mit anderen Forschern in Europa hat sein Team daher nun untersucht, ob sich das Wolfsmilchgewächs als Energiepflanze nutzen lässt. Neben den IPK-Forschern aus Gatersleben waren auch Wissenschaftler aus Spanien und Frankreich an dem Projekt beteiligt. Der Erdölkonzern Repsol und das spanische Unternehmen Synergia unterstützten die Arbeiten von der Industrie-Seite. Im Rahmen des Projekts „Produktion Energiereicher Triterpenoide in Euphorbia lathyris, einer potentiellen Nutzpflanze für Biokraftstoffe der dritten Generation" (Eulafuel) hat das Bundesforschungsministerium die Arbeiten am IPK als Teil der Forschungsinitiative Plant-KBBE II von 2010 bis 2013 mit rund 227.000 Euro gefördert.

At first glance, the evergreen Caper Spurge (Euphorbia lathyris) is a less-than-impressive plant. Nevertheless, this herb does indeed pack some punch: the seeds contain 40-50 percent fatty oil. This abundantly flowing ‘latex’ also contains 8-12 percent volatile unsaturated hydrocarbons known as terpenes. What as really attracting the interest of scientists is the terpenes that take the form of energy-rich ‘triterpenoids’. This is because they represent a possible additive for biofuels. Moreover, because the plant grows on dry and poor, the use of the plant for fuels would represent an opportunity to relieve pressure on valuable arable land. With the support of the German Federal Ministry of Research, an international team of scientists – including participation from German researchers headed by Hans-Peter Mock from the Leibniz Institute of Plant Genetics and Crop Plant Research (IPK) – is now giving the plant its chance to shine. The objective is an improved understanding of the wild plant and an opportunity to explore its optimisation for use as an energy crop.

Euphorbia is popular in Germany above all because of its pretty fractal-like patterns and, for home gardeners, for its purported protective effect against voles. For Hans-Peter Mock at the Department of Physiology and Cell Biology at IPK Gatersleben, it is another aspect entirely that makes the plant an interesting subject: spurge contains an abundance of milky sap with a high proportion of energy-rich hydrocarbons, otherwise known as triterpenoids. As an admixture, these could well be put to use to give biofuels extra kick. The researcher first developed an interest in the plant some decades ago.

Caper spurge as gasoline plant

As far back as the mid-Seventies, the American plant scientist and Nobel Prize winner Melvin Calvin (discoverer of the Calvin cycle in the plant metabolism), suggested using Euphorbia as ‘gasoline plant’. Although these plans were never implemented, there has been revived interest in the subject. “Euophorbia thrives on lean soils, and can be found, for example, in Spain’s arid regions,” explains Mock, head of the Applied Biochemistry working group at the IPK. Working together with other researchers in Spain and France, his team is now investigating whether the spurge family can be put to use as an energy crop. The oil corporation Repsol and Spanish firm Synergia are providing support on the industrial side. The Federal Ministry of Research is supporting the work at the IPK from 2010 to 2013 with around 227,000 euros as part of the research initiative Plant-KBBE II and within the framework of the project Eulafuel, which stands for ‘Production of energy-rich triterpenoids in Euphorbia lathyris, a potential crop for third-generation biofuels’.

Numerous defence substances in the latex

Using a wide range of molecular, biochemical and histological techniques, the scientists having been zoning in on the plant to gain an understanding of the composition and formation of the so-called latex. There has been a clear division of labour from the outset: the French researchers at the Institute of Plant Molecular Biology of the National Centre for Scientific Research (CNRS) and the University of Strasbourg have been concentrating on the metabolites in the Euphorbia. The scientists in Barcelona and Valencia are focused on the RNA-related aspects. A view into the transcriptome reveals the state of activation of genes in a plant at any one time. The IPK team, on the other hand, is studying the protein composition of the latex. “We have gathered a great deal of information,” says plant researcher Mock. “It has been surprising to see how many different irritant or allergy-causing substances are present in the latex.” Thereby, the scientists have been subjecting the liquid to a barrage of analytical techniques. “Firstly, we had to remove commonplace proteins in order to analyse the rarer molecules,” reports Mock. The latex contains specific substances that can quickly cause proteins to malfunction and thus detract from analyses. Here, the trick of the scientists was to add special enzymes that disassemble the proteins into numerous fragments, the peptides. This stops the malfunctioning and enables deeper analysis.

Commercial implementation feasible in principle

The spurge plants also use the latex as a defence against enemies. Components such as ingenol and ingenol esters can cause irritation of the skin, so much so that, at harvesting time, gloves are used to handle the plant, to avoid allergic reactions. But what could at first seem to preclude commercial use may indeed to be something beneficial. The idea of the researchers is to create plants in which only a comparatively small quantity of defence substances is produced, and to use the surplus energy to form greater quantities of triterpenoids. In view the evidence gathered in the course of the project to date, the participating companies Repsol and Synergia in Spain consider commercial implementation to be possible. Repsol, one of the ten largest private oil companies in the world, has been systematically researching renewable resources since 2010. In that year they founded the ‘New Energy Business Unit’, which is studying the use of Jatropha oil, among other subjects. Much like Euphorbia, Jatropha is another plant that can withstand particularly austere conditions. Nevertheless, even in the best case it will take some years until the Caper Spurge is fit for industrial application on a large scale. The team at the IPK has already profited from the work, says Mock: “Together with a Polish partner, we are studying the tetterwort plant for ingredients that can be put to medical use. Here, the experiences gained with Euphorbia have been extremely useful.”

Autor: Bernd Kaltwasser

Enzyme sind in einigen Industriebranchen die heimlichen Stars: So sind die Biokatalysatoren Schlüsselkomponenten heutiger Waschmittel. Das Potenzial von Enzymen noch weiter erschließen will die von dem Monheimer Biotech-Unternehmen Evocatal koordinierte strategische Allianz „Funktionalisierung von Polymeren (FuPol)". Hier sollen innovative Produkte für die Textilwirtschaft sowie für die Bauchemie entstehen. Neu entdeckte Enzyme sollen dafür eingesetzt werden, Naturstoffe oder synthetische Fasern gezielt zu verändern und mit nützlichen Eigenschaften auszustatten. Die neun Partner aus Industrie und Hochschulforschung bringen bis 2018 insgesamt 8 Millionen Euro auf, die Hälfte davon steuert das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen der „Innovationsinitiative industrielle Biotechnologie" bei.

Polymere mithilfe von geeigneten Enzymen veredeln und so die Basis für innovative Produkte schaffen – das ist das Ziel der FuPol-Allianz. Sie ging 2013 an den Start und führt insgesamt neun Partner aus Industrie und Akademie zusammen. Koordinator des Netzwerks ist Christian Leggewie, Forschungschef beim Enzymspezialisten Evocatal. Im Fokus der FuPol-Allianz stehen zwei Module: „Zum einen wollen wir natürliche Polymere wie Lignin oder Cellulose für die Bauchemie nutzbar machen," erläutert Leggewie, „zum anderen synthetische Polymere für die Textilwirtschaft aufwerten." Die Werkzeuge dazu sind in beiden Fällen Enzyme – die Multitalente unter den Eiweißmolekülen. Die Natur hat bereits eine gewaltige Vielfalt an Enzymen hervorgebracht. Die Biotechnologen durchforsten Bioarchive nach Molekülen mit den gewünschten Fähigkeiten. Mithilfe moderner Enzymtechnologien versuchen sie zudem, ganz neuartige Biokatalysatoren zu entwickeln.

This is hoped to assist in the development of innovative products for the textile industry and for construction chemistry. Thereby, newly discovered enzymes will be employed to targetedly modify natural products or synthetic fibres and to equip them with useful properties. To pursue these goals, the nine partners from industry and higher-education research have a total of €8 million up to 2018, half of which is managed by the Federal Ministry of Education and Research (BMBF) in the context of ‘Innovation Initiative Industrial Biotechnology’.

Refining polymers using specially made enzymes and thereby laying the foundations for innovative products – this is the objective of the alliance FuPol. The initiative began in 2013 and comprises a total of nine partners from industry and academia. The coordinator of the network is Christian Leggewie, head of research at the enzyme specialists Evocatal. Two modules stand at the focus of the FuPol alliance: “Firstly, we want to make natural polymers such as lignin or cellulose usable for the construction chemistry,” says Leggewie, “and secondly we want to enhance synthetic polymers for the textile industry.” In both cases, the tools for these tasks are enzymes – the most multi-talented of all the protein molecules. Nature has already given us a huge variety of enzymes, and today, biotechnologists are scouring the bioarchives for the right molecules with the right skills. Aided by modern enzyme technology, they are also working to develop entirely new biocatalysts.

Enzymes for nibbling on nodules

Enzymes with new capabilities are in great demand in the textile and detergent industries, among other sectors. Washing powders already contain celluloses for cleaning cotton fabrics. “They nibble away at microfibres or the knot-like nodules that protrude from the textile, and in this way prevent the clothes from becoming rough and grey,” says Leggewie. The fast-growing market of synthetic textile fibres, which in 2011 saw production of around 36 million tons of PET fibres worldwide, faces a different challenge. After repeated washing, nodules will form in the synthetic fabrics – a problem for which no remedy has been found to date.“ We want to find new enzymes to tackle this issue,” stresses Leggewie. Together with academic partners from the University of Leipzig and the DWI at RWTH Aachen and RWTH Aachen, the Evocatal biotechnologists are searching through the esterase class of enzymes to find those that may be able to cope with the artificial substrate PET fibres and cleave apart the unwanted nodules. “We have a shortlist of around 30 enzymes, and these are now being put through an extensive testing phase,” says Leggewie. The best of these bio-based detergents are now being lined up for further development – work that is taking place together with the detergent manufacturer Henkel, where the enzymes must pass the ultimate washing machine tests. Other enzymes in the FuPol Alliance are aimed at modifying synthetic fibres in such a way that they become more adherant for dyes and paints.

In a further module, the partners in the strategic alliance are busy working on natural polymers, i.e. complex molecules such as lignin and cellulose that are derived from renewable resources. In the example of lignin, the associated pulp production produces about 50 million tonnes of mechanical pulp every year – waste that is burned. The idea now is for the alliance to use enzymes to convert lignin into a concrete admixture. They are essential for modern civil engineering and help to save water, to increase the quality of the concrete and to ensure that the material dries quicker. However, most additives to concrete are petrochemical-based. “Concrete additives from natural substances can save water, release less CO2 and bring savings in energy,” says Leggewie. Here again, it is enzymes that are set to make the difference in this project: A team of researchers headed by Wolfgang Streit at the University of Hamburg have searched through environmental samples for interesting biocatalysts, with some success. “We’re also going through the test phases to pick out the best candidates,” says Leggewie.

Feasibility studies

Here, practical testing will also demonstrate the real-world actual qualities of the new bio-based concrete additives. The Swiss company SIKA Bauchemi, which has also worked with Evocatal on earlier projects, is responsible for this process. EMPA, which is likewise based in Switzerland, will work in close cooperation with industrial partners to develop a customised process for modifying the lignin. Ideally, the partners in the FuPol alliance will demonstrate the feasibility of all sub-projects by 2016. The following two years will then see the transfer to industrial scale of the production processes for bio-based tools and products.

Author: Philipp Graf

Nachwachsende Rohstoffe sind in der Industrie zunehmend als Alternative zu fossilen Rohstoffen gefragt. Als Bausteine pflanzlicher Biomasse werden bisher vor allem Kohlenhydrate, Fette und Öle genutzt. Doch Pflanzen stecken auch voller Proteine. Deren Potenzial stärker industriell zu erschließen, ist das Ziel der strategischen Allianz „Technofunktionelle Proteine – TeFuProt". 14 Projektpartner aus Wirtschaft und Wissenschaft arbeiten unter Koordination der Berliner ANiMOX GmbH daran, Proteine aus Resten der Rapsölproduktion zu gewinnen. Die Eiweiße sollen so optimiert werden, dass sie als Grund- oder Zusatzstoffe in Farben, Reinigungsmitteln, Bau- oder Schmierstoffen eingesetzt werden können. Für die kommenden sechs Jahre bringen die Akteure insgesamt 9 Millionen Euro auf, die Hälfte steuert das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen der „Innovationsinitiative industrielle Biotechnologie" bei.

„Proteine gehören wie Cellulose oder Lignin zu den Bestandteilen nachwachsender Rohstoffe, aber ihr Potenzial für die chemische Industrie wird bisher kaum genutzt", sagt Axel Höhling. Er ist Geschäftsführer der Berliner ANiMOX GmbH und federführender Koordinator der TeFuProt-Allianz. Dabei waren Proteine noch zu Beginn des 20. Jahrhunderts ein Ausgangsgrundstoff der Kunststoffchemie gewesen – das für Knöpfe, Schirmgriffe oder Radiogehäuse genutzte Galalith wurde einst aus dem Milchprotein Casein hergestellt. Mit dem Erdölboom geriet der Stoff jedoch ins Hintertreffen und weitgehend in Vergessenheit. „Wir wollen den vernachlässigten Rohstoff Protein aus nachwachsenden Quellen wieder für technische Anwendungen erschließen", sagt Höhling.

Auch in deutschen Gärten könnten Gartenreste bald zum Grillen verwendet werden. Nach dem erfolgreichen Abschluss einer weiteren Finanzierungsrunde auf der Crowdfunding-Plattform Startnext will das Start-up GloW efficiency off-grid GmbH den ursprünglich für den Einsatz in Entwicklungsländern entwickelten Mikroholzvergaser GloW yaMbao auf dem heimischen Grillmarkt anbieten. Der Freiluftherd kann mit Gartenresten wie Strauchschnitt angeheizt und somit auch zur Abfallbeseitigung verwendet werden.

Kochen über dem offenen Feuer wird hierzulande als Aberteuer beim Zelten zelebriert. In Ländern wie Asien, Afrika und Südamerika sind offene Feuerstellen in geschlossenen Räumen vielerorts Alltag. Lange wurden die gesundheitlichen Gefahren durch das Einatmen von verbranntem Holz missachtet. Inzwischen gibt es erste Studien die einen Zusammenhang belegen. Nach Schätzungen der WHO sterben jährlich etwa zwei Millionen Menschen an den Folgen von Holzrauch, die Hälfte davon Kinder unter fünf Jahren.

Biogasherd nutzt Gartenabfälle

Mit GloW yaMbao hat das niedersächsische Start-up GloW efficiency off-grid GmbH vor zwei Jahren einen alternativen Kochherd entwickelt, der grobe, trockene Biomasse wie Holz, Pellets, Strauchschnitt effektiv nutzt, ohne Menschen in der Umgebung der Kochstelle zu schädigen. Über die Crowdfundingplattform Startnext konnte das Start-up 2014 Geld einsammeln und die Entwicklung des alternativen Herds vorantreiben. Bei GloW yaMbao handelt es sich um einen sogenannter Mikroholzvergaser, der grobe, getrocknete Biomasse wie Holz oder Pellets zum Kochen nutzt.

Neuer Grill für heimische Gärten

Der ursprünglich für Entwicklungsländer konstruierte Herd wird inzwischen in 15 Ländern weltweit „getestet, ausprobiert, genutzt und geliebt!“, wie die Entwickler berichten. Das Konzept des sauberen Kochens hat offenbar auch hierzulande Garten- und Grillfreunde überzeugt. Nun soll der Energiesparherd von Glow, der erweitert um eine abnehmbare Grillplatte, auch den heimischen Markt erobern. Dafür hat sich das Jungunternehmen über eine neue Crowdfunding-Runde über die Plattform Startnext Kapital gesichert. Innerhalb von zwei Monaten konnte Glow 82 Klein-Investoren überzeugen und so rund 8.200 Euro einsammeln. Mit dem Geld soll vor allem der Vertrieb in Deutschland vorangebracht werden.

Holzgas erzeugt Holzkohle zum Düngen

Mit dem neuen Biogasofen haben die Jungunternehmen nicht nur einen neuen Grill entwickelt. Das Gerät besteht neben einem Herd aus einem speziellen Aufsatz, in dem Biomasse wie Astholz bei hoher Temperatur vergast wird. Dabei treten Wasserdampf und Sauerstoff aus und teile der Biomasse werden zu Gas verwandelt. So entsteht im oberen Teil eine konstant brennende Gasflamme, die wenig Energie verbraucht und innerhalb von fünf Minuten die erforderliche Koch- oder Grilltemperatur erreicht. Daneben erzeugt das brennbare Holzgas Holzkohle, die im unteren Teil erhalten bleibt, wiederverwendet oder später als Dünger für Gartenböden genutzt werden kann. Fazit: Glow-Herd ist mehr als nur ein neuer Gartengrill. Er kann auch zur Abfallbeseitigung von Strauch- oder Baumschnitt im Garten genutzt und so eine saubere, gesunde und effektive Alternative zu umstrittenen Holzkohlsorten wie aus Tropenholz.

Ob Trockenperioden oder Überschwemmungen – extreme Witterungen und veränderte Umweltbedingungen setzen Nutzpflanzen stark zu und lassen Landwirte um ihre Ernte bangen. Bei Überschwemmungen haben Pflanzen ganz eigene Strategien entwickelt, um dem Zuviel an Wasser zu entgehen und an die rettende Luft zu streben. Potsdamer Wissenschaftler haben nun bei der Ackerschmalwand ein Gen dingfest gemacht, das das Wachstum der Blattstiele nach Überschwemmungen ankurbelt. Die Folge: Die Blätter werden emporgelupft. Das Genprodukt namens SHYG koordiniert die Synthese des gasförmigen Pflanzenhormons Ethylen. In der Fachzeitschrift The Plant Cell (2013, Online-Vorabveröffentlichung) stellen die Wissenschaftler ihre Ergebnisse vor.

Im Gegensatz zu Tieren sind Pflanzen mit ihrem Standort fest verwurzelt und können bei anhaltenden Dürre- oder Regenperioden nicht ausweichen. Im Laufe der Evolution haben sie daher eine Strategie entwickelt, die sie zeitweise auch bei widrigsten Umweltbedingungen überleben lässt. Diesen Grundgedanken haben Wissenschaftler der Universität Potsdam und des Max-Planck-Instituts für Molekulare Pflanzenphysiologie zum Ansatz ihrer Untersuchungen gemacht.

Überlebenstrick rettet Pflanzen

Wie gut junge Pflanzen nach starkem Regen und bei Überflutungen wachsen, hängt gleich von mehreren zellulären Prozessen ab. Rosettenpflanzen wie die Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana) wenden beispielsweise einen besonderen Überlebenstrick an. Bei einer Überflutung lässt das Gewächs seine Blätter aus dem feuchten Boden herauswachsen, wenn es den Wurzeln bei ansteigendem Wasserpegel zu nass wird. Dieser Schritt ist für die Pflanzen überlebenswichtig, da über ihre Blätter die Photosynthese und damit die Energiegewinnung stattfindet. Die aufwärts gerichtete Blattbewegung geht nach Erkenntnissen der Potsdamer Forscher auf eine lokale Verlängerung von Zellen auf der Unterseite des Blattstiels zurück. Dieses Phänomen wird durch den Wasserstress der Wurzeln auf einem bisher wenig verstandenem Weg eingeleitet.Eine wichtige Rolle spielt das Pflanzenhormon Ethylen. Dieser gasförmige Wuchsstoff regt die lokale Streckungsreaktion von Zellen an. Das Team um Salma Balazadeh und Bernd Müller-Röber hat nun einen molekularer Schalter für die Synthese des Pflanzenhormons aufgespürt, es ist das Eiweißmolekül SHYG. Wird das entsprechende Gen inaktiviert, hat das für die Pflanze Konsequenzen: „Wir waren begeistert, als wir sahen, dass die von uns untersuchten Pflanzen ihre Fähigkeit zur stressinduzierten Blattbewegung verloren hatten. Wir konnten die pflanzliche Reaktion durch Aktivierung von SHYG aber auch verstärken“, erklärt Pflanzenforscherin Mamoona Rauf.

Neue Strategien bei Pflanzenzucht möglich

Die Erkenntnis, dass das Gen SHYG die Blattbewegung steuert, ist daher für ein besseres Grundverständnis wichtiger biologischer Prozesse aber auch für die Pflanzenzucht bedeutsam. Das Wissen um den neuen Kontrollmechanismus ermöglicht den Forschern nun, weitere umweltbedingte Wachstumsprozesse detailliert zu untersuchen und für neue Strategien in der Pflanzenzüchtung zu nutzen.