CD-Labor für Mechanistische und physiologische Methoden für leistungsfähigere Bioprozesse

Bei der Herstellung mancher Pharmaprodukte, zum Beispiel Enzyme oder Antikörper, werden lebende Zellen und deren Stoffwechselprozesse genutzt. Forschungsziel ist ein besseres Verständnis dieser Prozesse, um sie leichter industriell nutzbar zu machen.

Physiologische Prozesse und deren Wechselwirkungen mit der Umwelt sind komplex – selbst bei einfachen Organismen wie Bakterien oder Hefen. Experimentelle Untersuchungen liefern sehr viele Daten, aber wenig skalierbares und transferierbares Wissen. Folgerichtig setzt man bei der Entwicklung neuer Verfahren bisher auf Experimente mit konstanten physiologischen Parametern und auf die Statistik: Die erfolgreichste Kombination von Prozessparametern (also etwa Temperatur, Nahrungs-angebot, ...) wird bestimmt und zu neuen Verfahren weiterentwickelt. Ohne detaillierteres Verständnis der physiologischen Vorgänge kann es aber zu unangenehmen Überraschungen kommen, wenn die neue Methode dann im industriellen Maßstab angewendet werden soll.

Dieses Labor sucht nach Methoden, die Prozesse so zu konzipieren, dass sie leicht in größere Maßstäbe skalierbar sind und auch neue Stämme unkompliziert in den Produktionsprozess eingegliedert werden können. Ziel ist es, die prozessrelevanten Informationen systematisch zu identifizieren und in simplifizierenden Prozessmodellen darzustellen. Generell werden durch die Methoden große Datenmengen also zu Information und in der Folge zu Wissen reduziert. Dadurch wird der Methodentransfer in die industrielle Anwendung wesentlich zuverlässiger, Synergieeffekte zwischen anderen Produkten und anderen Prozessen werden erschlossen.

Als Grundlage dafür wird zunächst an neuen Methoden zur repräsentativen Biomassemessung in Echtzeit, zur Bestimmung skalierbarer physiologischer Parameter in dynamischen Prozessbedingungen und an neuen parallelen Technologien im Kleinstmaßstab zur Beschleunigung der Prozessentwicklung gearbeitet. In der Folge geht es dann um integrierte Prozessentwicklung und die Kontrolle der Bioprozesse.

Die so gewonnenen Erkenntnisse sollen auf verschiedenste Bereiche der Biotechnologie angewendet werden können, um damit die generische Anwendbarkeit der Methoden zu demonstrieren. Gearbeitet wird mit Bakterien, Hefen und Pilzen, die Enzyme, Antikörper-Fragmente und Sekundär-metabolite produzieren, aber auch mit Säugetierzellen, die komplexe therapeutische Proteine, zum Beispiel für die Krebsbehandlung, produzieren.