Pilze verfügen über einen überaus reichen Primär- und Sekundärstoffwechsel, aus denen heute eine Reihe wichtiger Medikamente wie z. B. Antibiotika, Toxine, Insektizide oder Botenstoffe gewonnen werden. Einige solcher Sekundärmetabolite wirken als Proteasehemmer bzw. Proteaseinhibitoren, d. h. als Substanzen, welche die Aktivität eiweißspaltender Enzyme (Proteasen) hemmen und damit den Abbau von Proteinen verhindern. In der medizinischen Therapie werden Proteaseinhibitoren gegen virale Peptidasen als Arzneistoffe eingesetzt, welche als Virostatika der Behandlung von HIV-Infektionen (Humanes Immundefizienz-Virus) oder HCV-Infektionen (Hepatitis-C-Virus) dienen. Die HS Trier setzt im Rahmen gemeinsamer Forschungsarbeiten mit dem Institut für Biotechnologie und Wirkstoff-Forschung gGmbH (IBWF) den Organismus IBWF 040-09 (Penicillium antarcticum) zur Produktion einer Protease-inhibierenden Substanz ein. Die Arbeiten werden zudem in Kooperation mit der JGU Mainz durchgeführt, die die Protease-hemmende Wirkung nachgewiesen hat. Basierend auf den bisher durchgeführten Arbeiten zur Optimierung der Submersfermentation von Penicillium antarcticum IBWF 040-09 soll die Biomasseproduktion und die Bildung des Protease-hemmenden Sekundärmetaboliten durch geeignete Maßnahmen weiter gesteigert werden. Dazu muss ein Modell gefunden werden, mit dem sowohl das Biomassewachstum als auch die Produktion des Protease-hemmenden Sekundärmetaboliten abgebildet werden kann. Dieses Modell soll dann in einen modellprädiktiven Regler (MPC) zur Prozesssteuerung implementiert werden. Durch eine geeignete Regelung der Substratzuführung (Fed-batch) bzw. des Austauschs einer geeigneten Menge Fermentationssuspension gegen frisches Medium (Repeated Fed-batch), der Temperatur und der Konzentration an Gelöstsauerstoff soll die Produktproduktion verbessert werden. Da der Pilz sowohl in Form von Pellets wächst als auch ein Myzel bildet, ist die Scherbelastung durch den Rührer ein entscheidender Aspekt. Daher soll in den geplanten Arbeiten der Einsatz geeigneter Aufwuchskörper in der Submerskultur getestet werden. In Zusammenarbeit mit dem AK Wahl soll das Bioreaktionssystem mit Aufwuchskörpern mittels CFD simuliert und damit Optimierungsansätze gefunden werden. Die geometrisch optimierten Aufwuchskörper sollen dann im 3D-Druck mit einem Druckmaterial, das eine Class VI-Zulassung der FDA besitzt, gedruckt werden. Ob und wie der Pilz die Aufwuchskörper bewächst, soll mit dem AK Bröckel und dem dort vorhandenen Mikrotomographen geklärt und ein dafür geeignetes Modell erstellt werden. Zudem soll mit den AK Hasse und AK Thiel die Aufarbeitung des Protease-Hemmers optimiert werden.

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