Projekte im Porträt

Viele Mikroorganismen sind Überlebenskünstler. Manche verfügen über ganz erstaunliche Fähigkeiten, die ihnen helfen, selbst mit den widrigsten Umwelteinflüssen klarzukommen. Das macht sie auch zu potenziellen Lieferanten neuer Wirk- und Werkstoffe. Michael Köhler, Leiter des Fachgebiets Mikroreaktionstechnik an der Technischen Universität Ilmenau, sucht im Verbund-Projekt „Bactocat“ Zellen mit besonders hartnäckigen Eigenschaften: Die Forscher haben es auf Metallnanopartikel- und Schwermetall-tolerante Mikroorganismen abgesehen.

Zellen sind wie Fabriken in verschiedene Reaktionsräume unterteilt, in denen bestimmte Schritte eines Produktionsprozesses ablaufen. Ließen sich solche Reaktionsräume im Labor herstellen, wäre das ein erster Schritt auf dem Weg zur künstlichen Minimalzelle, die nur mit dem absolut nötigsten Inventar ausgestattet ist. Die Biotechnologin Kathrin Castiglione will solche Reaktionsräume im Labor herstellen, um damit in Zukunft Feinchemikalien zellfrei im großen Maßstab zu produzieren. Dazu baut sie am Lehrstuhl für Bioverfahrenstechnik der Technischen Universität München eine für die nächsten vier Jahre finanzierte Nachwuchsgruppe im Rahmen der Fördermaßnahme „Basistechnologien“ auf.

Zellstrukturen mit Mini-Antikörper aus Lamas zum Leuchten bringen - das war das Konzept, mit dem sich Ulrich Rothbauer 2007 beim GO-Bio-Wettbewerb des BMBF bewarb. Mittlerweile ist die Firma Chromotek erfolgreich auf dem globalen Markt unterwegs.

Das Fleckvieh-Rind hat eigentlich einen rein weißen Kopf. Tiere mit braunem Fell um die Augen sind jedoch besser vor UV-Strahlen und Krebs geschützt. Genetiker im Forschungscluster Synbreed haben das Vererbungsmuster der dunklen Augenringe entschlüsselt.

Das Fundament legen für die Entwicklung biotechnologischer Produktionsverfahren der Zukunft: Das will die Fördermaßnahme "Basistechnolgien für eine nächste Generation biotechnologischer Verfahren" erreichen, die das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) 2011 gestartet hat. In den kommenden Jahren werden 35 interdisziplinäre Projekte mit insgesamt 42 Millionen Euro gefördert. In den ehrwürdigen Gemäuern des Robert-Koch-Forums trafen sich am 12. Dezember in Berlin die Projektleiter , um ihre Vorhaben einander vorzustellen. Sie reichen thematisch von der Bioelektrochemie über die Synthetische Biologie bis hin zur lichtgetriebenen Stoffproduktion.

Fünf bis acht Jahre dauert es bisher, Bioverfahrensprozesse zu entwickeln. Unternehmen und akademische Forscher wollen im Verbundprojekt "AutoBio" Teilschritte in der Entwicklung stärker automatisieren - und damit Zeit und Kosten sparen.

Ein Forscherverbund im Biotechnologie-Cluster CLIB2021 versucht, mit Hilfe von Mikroben und Enzymen aus pflanzlichen Fetten und Ölen sogenannte Tenside zu gewinnen. Diese waschaktiven Inhaltsstoffe sind in der Kosmetikindustrie gefragt.

Mit mikroelektronischen Netzhaut-Implantaten Blinden ein Stück Sehfähigkeit zurückgeben, das versucht die Retina Implant AG im württembergischen Reutlingen.

Rotwein, Käse, Tomaten - wer allergisch auf Histamine reagiert, macht um solche Köstlichkeiten im Zweifelsfall besser einen Bogen. Am NMI Tübingen wird jetzt an einem Schnelltest gearbeitet, den man einfach ins Weinglas tunken kann.

Eine besondere Klasse pflanzlicher Enzyme für den großindustriellen Einsatz verfügbar machen - dieses Ziel verfolgt ein Verbund aus Forschungseinrichtungen und Unternehmen aus grüner und weißer Biotechnologie.

Um die Sonnenblume effizienter als Ölpflanze nutzbar zu machen, erforschen Wissenschaftler der Universität Hohenheim neue züchterische Möglichkeiten, wie sich die prächtigen Gewächse besser vor Krankheiten schützen lassen.

Corynebacterium glutamicum wird seit vielen Jahren in der industriellen Biotechnologie genutzt. Die Wissenschaftler des FlexFit-Projekts wollen mithilfe molekularer Tricks noch mehr aus dem Bakterium herausholen.

Eiweiße nach Wunsch für industrielle Anwendungen zusammenzubauen, das ist das Ziel des Verbundprojekts „Biomoleküle vom Band“, das die Fraunhofer-Gesellschaft im vergangenen Jahr gestartet hat.  Es ist gleichzeitig die erste konkrete Fördermaßnahme im Strategieprozess. Nun trafen sich die Forscher des Konsortiums „Zellfreie Bioproduktion“ in Berlin, um eine erste Zwischenbilanz zu ziehen. Am 15. und 16. März wurde im Fraunhofer Forum diskutiert, wie gut die Zusammenarbeit zwischen Ingenieuren und Lebenswissenschaftlern angelaufen ist. Frank Fabian Bier vom Fraunhofer-Institut für biomedizinische Technik in Potsdam (IBMT) äußerte sich sehr zufrieden mit dem bisherigen Verlauf. So sei es trotz der kurzen Zeit schon gelungen, die ersten wissenschaftlichen Erfolge zu erzielen. Zum Beispiel bei der Versorgung der zellfreien Systeme mit Energie.

Gerste besser vor Krankheitserregern wappnen - das ist das Ziel des Forscherverbunds mit dem Namen TRANS-BULB. Im Julius Kühn-Institut (JKI) in Groß Lüsewitz fahnden Forscher im Erbgut der Gerstenwildart Hordeum bulbosum nach bisher unbekannten Resistenzgenen. Mit ihrer Hilfe sollen dereinst widerstandsfähigere Pflanzen gezüchtet werden. 

Forscher des Clusters Biokatalyse 2021 trimmen Bakterien für die biotechnologische Produktion. Dafür verordnen sie den Mikroorganismen eine genetische Schlankheitskur.

Die schlewsig-holsteinische Firma "E-nema Gesellschaft für Biotechnologie und biologischen Pflanzenschutz" hat einen Weg gefunden, das natürliche Konservierungsmittel Zimtsäure biotechnisch herzustellen. Die wichtige Substanz wird vor allem in der Kosmetikindustrie eingesetzt.

Wissenschaftler des Julius Kühn-Instituts entwickeln im Projekt RYE-SELECT neue Züchtungsmethoden für den Roggen, um gezielter zu Sorten mit überlegenen Eigenschaften zu kommen.

Eine kleine Speichelprobe genügt. Ein mit Hilfe des Bundesforschungsministeriums entwickelter Schnelltest bestimmt innerhalb weniger Minuten nicht nur, ob und welche Drogen konsumiert wurden, sondern ermittelt auch, welche Menge der verbotenen Substanzen noch im Körper vorhanden ist.

Biogas in Erdgas-Qualität: An der Universität Hohenheim simulieren die Forscher die Bedingungen in der Tiefsee, um Biogas reiner und erheblich günstiger zu produzieren.

Um aus nachwachsenden Rohstoffen einmal alle möglichen Grundchemikalien herzustellen, braucht es Bioraffinerien mit viel Biotech-Know-how. Wie die grünen Fabriken der Zukunft funktionieren könnten, erforscht das Verbundprojekt Bioraffinierie2021.

Wurst aus dem Eiweiß der Süßlupinen - nach "Made With Luve" (früher bekannt als Lupinesse), dem Speiseeis aus rein pflanzlichen Inhaltsstoffen, wollen Fraunhofer-Forscher nun auch Leberwurst und Lyoner ohne tierischen Fettanteil in die Frischetheken der Supermärkte bringen.

Autoreifen und Kondome aus dem Saft der Pusteblume. Im Löwenzahn steckt so viel Kautschuk, dass er ins Visier der Wissenschaft und Industrie geraten ist. Forscher aus Münster wollen ihn nun für die Gummiproduktion optimieren.

Die gesundheitsfördernden Wirkungen von Pflanzenstoffen sind lange bekannt. So sind in Aroniabeeren zum Beispiel viele Flavonoide enthalten. Ein deutscher Forscherverbund will diese Inhaltsstoffe daher zum Bestandteil funktioneller Lebensmittel machen.

Bei vielen Kunststoffen können schon kleine Risse erheblichen Schaden anrichten. Angelehnt an Vorbilder aus der Natur haben deutsche Forscher nun selbstheilende Materialien entwickelt.

Die industrielle Produktion von Proteinen geschieht in der Regel im Inneren von Zellen oder Mikroorganismen. Jedoch ist das manchmal sehr schwierig: Toxische Proteine töten die Zellen ab, oder für die Pharmaindustrie interessante Membranproteine lassen sich so nur sehr schwer herstellen. Ein Verbund aus Wissenschaftlern um Frank-Fabian Bier und Stefan Kubick vom Fraunhofer Institut für biomedizinische Technik in Potsdam (IBMT) arbeitet an einem Verfahren, wie sie unabhängig von Zellen oder Mikroorganismen Proteine produzieren können – und zwar im industriellen Maßstab. Dafür stellt die Fraunhofer-Gesellschaft 6 Millionen Euro im Rahmen ihrer Systemforschung zur Verfügung. Diese Investitionen werden vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) – als erste konkrete Maßnahme im Strategieprozess – mit 15 Millionen Euro für die nächsten drei Jahre ergänzt. Insgesamt acht Fraunhofer-Institute sind am Verbund beteiligt.

Orangen lassen sich nicht nur zu Saft verarbeiten. Ihre Schalen liefern den Ausgangsstoff, um ein natürliches Konservierungsmittel für Kosmetika herzustellen. Ein solches Verfahren wollen Forscher nun in die industrielle Anwendung bringen.

Biokraftstoffe der zweiten Generation setzen auf Cellulose zur Gewinnung von Bioethanol. Die Umwandlung geschieht durch spezielle Enzyme, die unter anderem in auf Holz lebenden Pilzen zu finden sind. Eine deutsch-russische Forschungskooperation nimmt dafür mehr als 250 Sorten unter die Lupe.

Mit Chitosan, einem aus Krabbenschalen gewonnenem Naturprodukt, wollen Münsteraner Forscher gemeinsam mit indischen Kollegen neue Pflanzenschutzmittel herstellen, die sowohl für Industrieländer als auch für Kleinbauern in der dritten Welt nützlich sind.