Thomas Brück såg havspiskan Antilllogorgia elisabethae för första gången för 17 år sedan när han dykte på en forskningsresa till Bahamas. Han minns fortfarande detta möte tydligt, som ägde rum 18 meter under vattenytan:"Deras polyp-täckta, violetta grenar rörde sig försiktigt i strömmen. En fascinerande levande organism!" Eftersom den också innehåller olika biologiskt aktiva föreningar, biokemisten sedan dess har studerat den naturliga produktbiosyntesen av denna mjuka korall.

Havspiskor är skyddade; trots detta, deras existens är i fara. Insamling och försäljning av torkade koraller är en lukrativ verksamhet, eftersom dessa innehåller olika aktiva ämnen, inklusive en antiinflammatorisk molekyl som kallas pseudopterosin, som har använts i kosmetikaindustrin i flera år.

"Korallrev fixar och lagrar växthusgasen koldioxid och är hotspots för biologisk mångfald. Om vi ​​vill skydda världens rev, vi måste skapa sådana biologiskt aktiva naturprodukter, genom hållbara processer, säger Brück.

Naturlig antibiotika från det biotekniska laboratoriet

Tillsammans med sitt team på Werner Siemens ordförande för syntetisk bioteknik, han har nu för första gången lyckats producera en av havspiskans aktiva medel i laboratoriet — utan att behöva en enda revinvånare. Molekylen "erogorgiaene" är ett antibiotikum. Inledande bioaktivitetstester visar, att den är lämplig för att bekämpa multiresistenta tuberkulospatogener.

Tidigare, en användning av det aktiva medlet var nästan otänkbart:Havspiskan innehåller endast extremt små mängder erogorgiaen och är dessutom skyddad - att använda den som råvarukälla skulle varken vara ekonomiskt genomförbart eller ekologiskt ansvarsfullt. Även om produktion via konventionell kemisk syntes är möjlig, det är komplext och förknippat med giftigt avfall. Ett kilo av det aktiva medlet skulle kosta cirka 21 euro, 000.

Hållbar bioteknik minskar produktionskostnaderna

"Dock, med biotekniska metoder, en konsoliderad erogorgiaenproduktion är möjlig, på ett mer miljövänligt sätt och mycket billigare. Med denna metod, produktionskostnaderna per kilo skulle bara vara cirka 9 euro, 000, " understryker Brück.

Den nya metoden, som han har utvecklat tillsammans med kollegor från Berlin, Kanada, och Australien, består av endast två steg:Huvudarbetet utförs av genetiskt optimerade bakterier som livnär sig på glycerin – ett restämne från biodieselproduktion.

Bakterierna skapar en molekyl, som sedan kan omvandlas till det önskade aktiva medlet med användning av ett mycket selektivt enzymsteg. Inget avfall produceras i processen, eftersom alla hjälpprodukter kan återanvändas på ett cirkulärt sätt. Ett patent har lämnats in för den innovativa produktionsmetoden.

Bioaktiv produktutveckling i linje med naturen

"Den nya teknikplattformen för produktion av bioaktiva naturprodukter via biotekniska metoder uppfyller alla 12 kriterier för Grön kemi , säger Thomas Brück. Dessutom den uppfyller fyra av FN:s hållbarhetsmål:ett hälsosamt liv för alla, bekämpa klimatförändringarna och dess effekter, bevarande och hållbar användning av haven och maritima resurser, och bevarande av liv på land."

Forskargruppen arbetar nu med bioteknisk produktion av ytterligare ett korallaktivt ämne:Att använda naturen som modell, molekylen erogorgiaen ska omvandlas till det aktiva medlet pseudopteropsin i laboratoriet.

Medicinsk personal sätter stort hopp till det senare:Kliniska studier har visat att pseudopteropsin hämmar inflammationer tack vare en ny verkningsmekanism. Således, det är en potentiell terapeutisk kandidat för att kontrollera överdrivna inflammatoriska reaktioner, till exempel vid virusinfektioner, som covid-19, eller under åldersrelaterade kroniska inflammationer.