HYALURONAN

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Förderinitiative Nachhaltige Pharmazie: Entwicklung eines neuartigen biotechnologischen Verfahrens zur Herstellung von Hyaluronsäure

Hyaluronan-Projektübersicht Bio VI

Das Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines neuartigen, integrierten und nachhaltigen Technologiekonzeptes für die biotechnologische Herstellung von monodispersen Polymeren der Hyaluronsäure mit einer Molmasse von ≥ 2 MDa für biomedizinische Anwendungen. Durch die Integration verschiedener Technologien aus den Bereichen des Metabolic Engineering, Protein Engineering, Biocatalytical Engineering, Production and Down-Stream Engineering wird ein Verfahren für die nachhaltige Produktion der Hyaluronsäure als pharmazeutischer Wirkstoff mit hohem Marktpotenzial entwickelt. Im vorliegenden Antrag wird ein Verfahren zur Herstellung von Hyaluronan-Polymeren (≥2 MDa) unter kontrollierten Kultivierungsbedingungen für einen optimierten Produktionsstamm der Bäckerhefe entwickelt. Dazu werden Hyaluronan Synthasen (HAS) aus einer Streptokokken-Bibliothek gezielt selektiert, die eine gute Produktivität an polymerer HA (≥2 MDa) in einem rekombinanten Hefestamm zeigen. Eine ausgewählte HAS wird gezielt mittels evolutivem und semi-rationalem Protein-Engineering für die HA-Polymerbildung mit hoher Kettenlänge optimiert und mit einem Durchmusterungssystem im Hochdurchsatz selektiert. Parallel dazu werden neue Enzymmodule für den „kurzen“ metabolischen Zugang der Nukleotidzucker UDP-GlcA und UDP-GlcNAc entwickelt und für die Synthese von HA Polymeren mit HA Synthasen kombiniert. Diese Arbeiten dienen als Blaupause für einen rekombinanten Hefestamm, mit dem ein Verfahren zur fermentativen Produktion von langkettigen HA-Polymeren mit hohen Titern (bis zu 7g/l) und integrierter Produktaufarbeitung etabliert werden. Als Vorteile des neuen nachhaltigen Prozesses werden ein geringer Energieverbrauch für die Produktion und eine Verringerung des Verbrauchs an organischen Lösungsmitteln bei der Produktaufreinigung zur Reduktion der Umweltbelastung beitragen.