Cyanobakterien in der Wirkstoffforschung

Vitalität von Bakterien bestimmen

Forschende der TH Bingen arbeiten daran, Cyanobakterien für die Produktion von antimikrobiellen Wirkstoffen leichter nutzbar zu machen. Dazu haben sie eine Methode entwickelt, mit der sie die Vitalität der Bakterien innerhalb kürzester Zeit bestimmen können.

© TH Bingen / Christine Böser

Multiresistente Erreger stellen eine wachsende Gefahr dar. Durch den zunehmenden Einsatz von Antibiotika bei Mensch und Tier entstehen Krankheitserreger, die etablierte Antibiotika nicht bekämpfen können. Daher müssen immer wieder neue Arzneimittel zu ihrer Bekämpfung entwickelt werden – ein Wettlauf der Forscherinnen und Forscher gegen die Erreger. Eine bisher wenig beachtete Quelle für solche Medikamente sind sogenannte Cyanobakterien, die gemeinhin als Blaualgen bezeichnet werden und sowohl im Wasser als auch an Land vorkommen. Sie produzieren antifungale, antivirale und antibakterielle Stoffe, die zur Produktion von Medikamenten genutzt werden können. Eine besondere Herausforderung besteht bei der Arbeit mit den Bakterien in ihrer Handhabung. Hier kommt das Projekt der Technischen Hochschule (TH) Bingen ins Spiel, in dem eine neue Methode zur schnellen Vitalitätsbestimmung entwickelt wurde. Das ist in der biotechnischen Arbeit mit Bakterien von großer Bedeutung, beispielsweise um den Zellzustand nach dem Auftauen tiefkühlkonservierter Kulturen zu überprüfen.

Üblicherweise wird die Vitalität von Zellkulturen anhand ihres Wachstums gemessen. Da Cyanobakterien besonders langsam wachsen, ist diese Methode bei ihnen sehr zeitaufwändig. Die neue Methode des Teams der TH Bingen macht sich die Eigenschaft zunutze, dass Cyanobakterien Photosynthese betreiben. Dabei erzeugen sie mithilfe von Licht unter anderem Sauerstoff. „Um die Vitalität der Bakterien zu bestimmen, messen wir, wie viel Sauerstoff sie in einer bestimmten Zeit produzieren. Diesen Wert vergleichen wir dann mit der Leistung frisch kultivierter Cyanobakterien“, erklärt Witthohn, Mitglied des Projektteamsund Erstautor der Veröffentlichung zu dieser Methode.

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Die Entwicklung der Methode ist Teil des Forschungsprojekts „Antimikrobielle Wirkstoffe“ unter der Leitung von Prof. Dr. Kai Muffler. Das Ziel des Projekts ist es, die Produktion antimikrobieller Wirkstoffe durch an Land lebende Cyanobakterien zu optimieren. Mit den bisherigen Fortschritten zeigt sich Projektleiter Muffler sehr zufrieden: „Mit der neuen Methode verkürzen wir die Vitalitätsbestimmung von mehreren Tagen auf weniger als eine halbe Stunde. Das ist ein großer Wurf.“

Das Projekt der TH Bingen ist Teil des Forschungsclusters iProcess, bei dem die Binger mit der Technischen Universität Kaiserslautern und der Hochschule Trier zusammenarbeiten, um neue verfahrenstechnische Prozesse für die Herstellung pharmazeutischer Wirkstoffe zu entwickeln.

Originalpublikation:
Witthohn et al.: Novel method enabling a rapid vitality determination of cyanobacteria. Engineering in Life Sciences, first published 27 October 2020, https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/elsc.201900164

Quelle: Technische Hochschule Bingen

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