Pharma

Die Genomschere CRISPR-Cas gehört zu den aufregendsten Entwicklungen der molekularen Biotechnologie der vergangenen Jahre. Forschern an den Hochschulen und außeruniversitären Forschungseinrichtungen steht es frei, dieses Präzisionswerkzeug zu verwenden. Anders sieht es bei der wirtschaftlichen Nutzung aus: Hier müssen die Unternehmen Lizenzen von den Einrichtungen erwerben, die jeweils ihre Innovationen patentiert haben.

Das Supermaterial Spinnenseide als Werk- und Inhaltsstoff für die Medizin, die Textilindustrie und für die Kosmetik verfügbar machen - das ist das Ziel des Biotechnologie-Unternehmens Amsilk. Das Start-up aus Martinsried hat Bakterien zu winzigen Fabriken für das Spinnenseideprotein umfunktioniert. Die Mikroben stellen den begehrten Eiweißstoff nun in großen Mengen her.

Die DNA ist ein doppelsträngiges Molekül, mit dem Nanotechniker faszinierende Strukturen konstruieren können. Basierend auf dem Phänomen der Basenpaarung lassen sich DNA-Moleküle so programmieren, dass sie mit anderen DNA-Abschnitten wechselwirken. So lassen sich molekulare Nanostrukturen konstruieren. In den vergangenen Jahren hat die Technik des „DNA-Origami“ immer wieder für Furore gesorgt. Programmiert man die DNA entsprechend, so faltet sie sich sogar per Selbstmontage zu dreidimensionalen Nano-Bauteilen und Nano-Maschinen.

Kieselalgen wie Cyclotella cryptica sind in süß- sowie salzhaltigen Gewässern, aber auch auf Steinen und Wasserpflanzen zu Hause. Für die Wissenschaft ist vor allem die außergewöhnliche Struktur der Zellwände der Meeresalge von großem Interesse. Diese einzelligen, für das bloße Auge kaum sichtbaren Mikroorganismen sind nicht nur in der Lage, unterschiedliche Proteine zu bilden. Sie bestehen aus dem anorganischen Material Silica(SiO2), das ein vielversprechender Naturstoff für neue funktionelle Materialien ist.

Wichtige Prozesse der embryonalen Entwicklung spielen sich bei Mensch und Tier im Eileiter ab. Neben der frühen Embryonalentwicklung findet in diesem sensiblen Organ auch die Endausreifung und Selektion der Keimzellen sowie die Befruchtung statt. Gleichzeitig fungiert der Eileiter aber auch als „Pipeline“ für den Transport des Nachwuchses im Embryostadium in die Gebärmutter. Trotz seiner zentralen Rolle im Reproduktionsprozess sind die grundsätzlichen Mechanismen der Eileiterfunktion vielfach noch ungeklärt.

Sie sind in allen Gewässern und Böden zu finden: Huminsäuren. Dabei handelt es sich um Stoffe, die beim Abbau pflanzlicher Stoffe durch sogenannte Humifizierung entstehen. Diese hochmolekularen chemischen Verbindungen sind aufgrund ihrer Eigenschaften nicht nur für die Pharmaindustrie, sondern auch für die Landwirtschaft von besonderem Interesse. Bei der Bewirtschaftung der Felder werden Huminsäuren vor allem zur Verbesserung des Bodens eingesetzt. Der Grund: Sie bilden unlösliche Metallionen, Oxide und Hydroxide und geben diese Stoffe regelmäßig an Pflanzen ab.

Ob Schmerzmittel oder Beta-Blocker: Die Zahl der Arzneimittel-Wirkstoffe, die über das Abwasser in Kläranlagen gelangen, nimmt stetig zu. Experten sprechen von einem regelrechten Medikamenten-Cocktail, denen die Lebewesen in Gewässern ausgesetzt sind. Sie warnen davor, dass schon geringe Mengen eines Schmerzmittels genügen, um die Gesundheit von Fischen zu gefährden. Die Menge der Arzneimittel in Gewässern zu bestimmen und deren schädliche Wirkung abzuschätzen, stellte bisher Ökotoxikologen und Umweltchemiker gleichfalls vor große Herausforderungen.

Bei einer Impfung wird das Immunsystem auf das Auftauchen eines Erregers in der Zukunft trainiert: Strukturen an der Oberfläche der Eindringlinge trimmen die Körperabwehr darauf, bei künftigen Infektionen mit einer effektiven Immunantwort zu begegnen.

Ob in Kosmetikartikeln, Lebensmitteln oder Medikamenten: Pflanzliche Inhaltsstoffe sind wegen ihrer gesundheitsfördernden Eigenschaften für den Menschen von jeher unverzichtbar und in der Industrie gefragt. Den großen Bedarf an diesen kostbaren Substanzen kann die Natur jedoch nicht allein decken. Sie künstlich herzustellen, war bisher jedoch mühsam.