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1 March 2006, Zwingenberg, Hanau-Wolfgang

BRAIN expanded enzyme portfolio of Degussa

Press Release in german

Nach Erhebungen der Fachzeitschrift Chemical & Engineering News liegt der Marktwert von Medikamenten, die auf chiralen Verbindungen beruhen, bei 100 Milliarden Dollar und wächst mit jährlichen Raten von über 10 Prozent. Eine Studie von Frost & Sullivan, die zwischen 2005 und 2009 einen Umsatzanstieg allein für die chiralen Ausgangsverbindungen von 9.5 auf 14.9 Milliarden Dollar prognostiziert, bestätigt diese Zahlen. Die großtechnische Darstellung von chiralen Alkoholen als wichtige Ausgangsverbindungen für neuartige Medikamente erfolgt bislang überwiegend durch chemische Katalyse unter Nutzung der metallkatalysierten asymmetrischen Hydrierung. Ziel eines nunmehr abgeschlossenen, vom Bundesministerium für Forschung und Technologie (BMBF) aus Mitteln des Programms „Nachhaltige Bioproduktion“ geförderten Projekts unter Leitung von Degussa und mit Beteiligung von BRAIN war die Etablierung eines wettbewerbsfähigen, biotechnologischen Verfahrens zur enantioselektiven Darstellung von Alkohol-Grundkörpern auf enzymatischer Basis. Es sollte demnach ein Zugang zu chemisch und optisch reinen (R)- und (S)-Alkoholen gefunden werden. Die Reaktionsausbeuten sollten bei >95%, die Substratkonzentration bei deutlich über 100 Gramm pro Liter liegen. An diesem BMBF-Projekt waren in einem interdisziplinären Team mit biologischen und chemischen Kompetenzen neben Degussa und BRAIN Arbeitsgruppen der Universitäten Stuttgart und Düsseldorf sowie der Bundesforschungsanstalt für Landwirtschaft in Braunschweig involviert. Die Prozessentwicklung erfolgte im Kernteam des Service Centers Biocatalysis und wurde unterstützt vom Projekthaus ProFerm. Die Degussa-Geschäftsbereiche Exclusive Synthesis & Catalysts sowie Food Ingredients steuerten wichtige Kenntnisse über Märkte, Produktion, Produktaufarbeitung und Kommerzialisierung bei. Die evolutionäre Vielfalt von Enzymen und Stoffwechselwegen bietet hierbei einen biotechnologischen Zugang zu neuen und werthaltigen Alkohol-Dehydrogenase-Biokatalysatoren. Im Verlauf des Projektes hat die BRAIN AG ihre proprietären und hochkomplexen BioArchive und Metagenom-Bibliotheken durchmustert, neuartige Alkohol-Dehydrogenase-Enzyme identifiziert und an den Projektpartner Degussa weitergegeben, wo die Evaluierung der biochemischen Eigenschaften sowie das Design von geeigneten Ganzzellkatalysatoren erfolgte. Die von BRAIN erzielten Ergebnisse und gefundenen rekombinanten Alkoholdehydrogenasen ergänzen dabei das bei Degussa aufgebaute Redoxenzym-Portfolio in attraktiver Weise. Die vom Degussa-Entwicklungsteam mit Unterstützung der verschiedenen BMBF-Projektpartner entwickelte Redox-Technologieplattform ist inzwischen im industriellen Maßstab etabliert und findet seit vergangenem Jahr bei Degussa in der regulären Produktion von chiralen Alkoholen Anwendung. „Durch die Identifizierung und den Einsatz von neuartigen Biokatalysatoren auf Basis von Alkohol-Dehydrogenasen wollen wir bestehende industrielle Prozesse zur Herstellung von chiralen Alkoholen wirtschaftlicher gestalten“, führt Dr. Stefan Buchholz, Director Exploration & Validation Biotechnology bei der Degussa AG aus. „Die intensive Zusammenarbeit im Rahmen des Forschungs- und Entwicklungsprojekts ergänzt und beschleunigt unsere eigenen Aktivitäten und erlaubt eine schnellere Umsetzung von der Idee hin zu Produktionsprozessen.“ Die Bedeutung der Anwendung des Designerzellenkonzepts zur Herstellung optisch aktiver Alkohole verdeutlicht Dr. Wolfgang Wienand, Leiter des Degussa Service Center Biocatalysis: „Die Nutzung von Designerzellen, in denen im Gegensatz zu Wildtyporganismen die jeweils für die Reaktion benötigten Enzyme um ein Vielfaches angereichert sind, kann die Selektivität und Produktivität biotechnologischer Prozesse erheblich verbessern. Daraus resultiert ein geringerer Biokatalysatorbedarf, zudem entstehen Nebenprodukte in sehr viel geringeren Mengen oder können ganz unterdrückt werden. Die Prozesse werden besser und billiger.“ „Mit der Identifizierung maßgeschneiderter Biokatalysatoren mit modernen Screening-Methoden erleben wir die steigende Bedeutung der industriellen Biotechnologie für effiziente Produktionsprozesse“, sagt Dr. Jürgen Eck, Forschungsvorstand bei der BRAIN AG. „Im Rahmen des Projekts mit Degussa wurde auch das hohe Potential des genetischen Screenings als echte Alternative zu klassischen Screening-Methoden deutlich sichtbar“, freut sich Dr. Eck. „Diese mustergültige und vertrauensvolle Kooperation zwischen verschiedenen Einheiten der Degussa, BRAIN und verschiedenen akademischen Gruppen hat Früchte getragen. Wir haben den Beweis erbracht, dass Kooperationsnetzwerke in der weißen Biotechnologie funktionieren und die partnerschaftliche Kombination von Kompetenzen der Schlüssel zum Markterfolg sind“, kommentiert Dr. Holger Zinke, Vorstandsvorsitzender der BRAIN AG, die Zusammenarbeit. Das Degussa Service Center Biocatalysis und die BRAIN AG hatten im Mai 2002 gemeinsam eine strategische Kooperation bekannt gegeben.

BRAIN AG: Auf der Suche nach dem geeigneten Biokatalysator:Automati-sierte Hochdurchsatz Durchmusterung von Enzymbanken.
© BRAIN AG, Zwingenberg

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BRAIN AG: Auf der Suche nach dem geeigneten Biokatalysator:Automatisiertehochdurchsatz Durchmusterung von Enzymbanken.
Degussa AG: Biotechnologische Darstellung von chiralen Alkoholen als Ausgangsverbindungen für innovative Therapeutika.
© Degussa AG, Hanau

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Degussa AG: Biotechnologische Darstellung von chiralen Alkoholen als Ausgangsverbindungen für innovative Therapeutika.
Degussa AG: Biotechnologische Darstellung von chiralen Alkoholen als Ausgangsverbindungen für innovative Therapeutika.
© Degussa AG, Hanau

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Degussa AG: Biotechnologische Darstellung von chiralen Alkoholen als Ausgangsverbindungen für innovative Therapeutika.

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