Synthetische Biochemie für Medizin und Pflanzenschutz
Das Max Planck Society–Chinese Academy of Sciences Center for Synthetic Biochemistry soll das Potenzial von Naturstoffen aus Mikroorganismen für Medizin, Pflanzenschutz und andere Anwendungen erschließen
Dafür vereint das Center die Expertise des Max-Planck-Instituts für terrestrische Mikrobiologie in Marburg und des Shenzhen Institutes of Advanced Technology der Chinesischen Akademie der Wissenschaften in Shenzhen. Im Mittelpunkt der Zusammenarbeit stehen grundlegende Fragen der synthetischen Biochemie: Wie lassen sich neue Herstellungswege für diese Substanzen finden, und wie lassen sie sich miteinander kombinieren und umprogrammieren, um bislang unbekannte bioaktive Moleküle zu produzieren?
Die Forschenden des Max-Planck-Instituts bringen dabei ihre Erfahrung in der Herstellung mikrobiologischer Naturstoffe sowie in der Analyse und im Design von Stoffwechselwegen ein. Auch ihr Wissen darüber, wie sich mikrobielle Naturstoffe ohne Zellen produzieren lassen, wird ein wichtiger Bestandteil der Forschung im neuen Center sein. Das Institute of Synthetic Biology ergänzt diese Kompetenzen durch automatisierte Labore sowie daten- und KI‑gestützte Methoden zur Identifizierung gänzlich neuer Biosynthesewege.
Shenzhen Synthetic Biology Infrastructure: Moderne Plattform für Kultivierung, Analytik und Hochskalierung mikrobieller Naturstoffe
Die Kooperation eröffnet den Forschenden am Max-Planck-Institut Zugang zu modernen Technologien der synthetischen Biologie in Shenzhen, allen voran der Shenzhen Synthetic Biology Infrastructure. Diese zentrale Analyseeinheit ermöglicht, unterschiedlichste Mikroorganismen auch unter sauerstofffreien Bedingungen zu züchten und mit modernsten Mikroskopen sichtbar zu machen. Die dabei produzierten Zellzahlen lassen sich von Kleinstmengen über Fermenter verschiedener Größen schnell hochskalieren. Die Plattform beinhaltet zudem Verfahren, die die Menge der von den Kulturen produzierten Stoffwechselprodukte online messen und offline auch die dreidimensionale Struktur der Moleküle untersuchen können. Auf diese Weise liefert die Plattform standardisierte Daten, die in den weiteren Anlagen der Shenzhen Synthetic Biology Infrastructure genutzt werden.
Die Kooperation schafft zugleich neue Möglichkeiten für die Ausbildung des wissenschaftlichen Nachwuchses, zum Beispiel gemeinsame Promotionsprojekte sowie Austausch- und Trainingsprogramme. Das neue Center wird dadurch Grundlagenforschung, technologische Innovation und internationale Nachwuchsförderung eng miteinander verbinden.
„Die Kombination der Expertisen und Methoden an unserem Institut und in Shenzhen sind einmalig und werden es uns erlauben, den Zugang und die strukturelle Vielfalt von mikrobiellen Naturstoffen deutlich zu erhöhen und sogar nicht-natürliche Varianten zu erzeugen“, erläutert Helge Bode, Direktor am Max-Planck-Institut für terrestrische Mikrobiologie, der das Center gemeinsam mit Chenli Liu vom Shenzhen Institute of Advanced Technology leitet.