Einfluss technischer Parameter auf die Morphologie und den Stoffwechsel von Pilzen in der Biopharmazie

Im Rahmen des Forschungskollegs ParaMorphoPharm wollen Forschende der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU Mainz), der Hochschule Trier (HS Trier) und der Technischen Hochschule Bingen (TH Bingen) eng zusammenarbeiten, um gemeinsam Promovierende auszubilden und hoch qualifizierten, wissenschaftlichen Nachwuchs für Tätigkeiten insbesondere in der Industrie aber auch in den Hochschulen bestmöglich vorzubereiten. ParaMorphoPharm adressiert dabei die gesamte Wertschöpfungskette der Biotechnologie bzw. der biopharmazeutischen Technik. So werden ausgehend vom Entwurf und Design der Apparate und Verfahren für den Herstellungsprozess bis hin zur Prüfung der Wirkstoffkandidaten in lebenden Zellen alle Aspekte beleuchtet. Im Mittelpunkt des Projekts steht ein spezieller Pilz, der in seinem Stoffwechsel besondere Substanzen (sogenannte Sekundärmetabolite) produzieren kann. Ein bekanntes Beispiel für Sekundärmetabolite sind Antibiotika. An der TH Bingen fokussieren sich die Forschenden auf diese Sekundärmetabolite. So werden zum einen die toxische Wirkung der Sekundärmetabolite auf lebende Säugerzellen ermittelt, zum anderen soll an Säugerzellen nach einer Infektion mit Pathogenen eine antivirale, antibakterielle oder antiparasitäre Wirksamkeit der Sekundärmetabolite im Infektionsassay bestimmt und in der Lebendzellmikroskopie untersucht werden. Hierzu werden je nach Fragestellung die potenziellen Wirkstoffe selbst bzw. Wirkstoff-tragende Nanopartikel, die zu untersuchenden Krankheitserreger sowie unterschiedliche Zellkompartimente mit Fluoreszenzfarbstoffen markiert und Wechselwirkungen in der zeitaufgelösten dreidimensionalen Lebendzellmikroskopie visualisiert. Auf diese Weise können Rückschlüsse auf zelluläre Aufnahmewege der Sekundärmetabolite, deren Effekte auf Zellorganellen oder auf eine mögliche Wirksamkeit gegen Krankheitserreger wie Viren oder Parasiten gezogen werden. Zusätzlich erlaubt die korrelative Licht- und Elektronenmikroskopie (CLEM) detaillierte Einblicke in die Ultrastruktur von Pathogenen und/oder von zellulären Kompartimenten nach einer Verabreichung des potenziellen Wirkstoffs. Neben mikroskopischen Untersuchungen stehen auch Genfunktionsanalysen im Fokus der Arbeiten an der TH Bingen, um zelluläre Gene zu identifizieren, die an der Aufnahme und Metabolisierung der untersuchten Sekundärmetabolite beteiligt sind.