Kräfte der Evolution - Ernst & Young

G ESCHÄFTSFELDER, TECHNOLOGIEN UND P RODUKTE
Nachwachsende Rohstoffe als Basis zur Kraftstofferzeugung
haben 2004 durch das fortentwickelte Gesetz über erneuerbare
Energien zu einem Boom beim Bau entsprechender Raffinerien
geführt. Im letzten Jahr wurden hierzulande auf etwa acht
Prozent der Ackerfläche nachwachsende Rohstoffe angebaut
(ohne Stilllegungsflächen, Quelle: Schätzungen BMVEL).
2004 wurde mehr als eine Mio. Tonnen Biodiesel produziert
(rund zwei Prozent des Kraftstoffverbrauchs in Deutschland),
das aus Pflanzenöl unter Zugabe von Methanol gewonnen wird.
24 Biodieselanlagen sind in Deutschland in Betrieb, und drei
weitere befinden sich in Planung. Zudem existieren zwei
Bioethanol-Anlagen, weitere sieben sind geplant (Quelle:
Fachagentur für Nachwachsende Rohstoffe e.V.). Zusammengenommen
könnten diese zukünftig eine Mio. Tonnen
Bioethanol produzieren. Durch eine neue EU-Richtlinie dürfen
fünf Prozent Ethanol zu gewöhnlichem Benzin gemischt
werden. Bioethanol kann durch mikrobielle bzw. enzymatische
Umsetzung von Pflanzenrohstoffen produziert werden.
Jedoch wird Deutschland auch langfristig nicht von Erdölimporten
unabhängig sein.
Weiteres Potenzial liegt sowohl im Anbau schnell wachsender
Pflanzen als auch in optimierten gv-Pflanzen. Dass in Deutschland
diese Synergien politisch derzeit nicht durchsetzbar sind,
zeigt u. a. folgendes Statement.
Auszüge aus dem Positionspapier „Weiße Biotechnologie
– Nachhaltigkeit und Wettbewerbsfähigkeit im Einklang“
(2005) von Renate Künast, Bundesministerin für
Verbraucherschutz, Ernährung und Landwirtschaft, und
Reinhard Loske, MdB.
„Anders als die Agro-Gentechnik kann die Weiße Biotechnologie
heute mit hoher Akzeptanz rechnen. War der Einsatz
gentechnisch hergestellter Enzyme noch in den 80er-Jahren
sehr umstritten, sind sie inzwischen gesellschaftlich akzeptiert.
Die Weiße Biotechnologie kann mit neuen Enzymen für den
Abbau der Pflanzencellulose einen wertvollen Beitrag leisten.
Dafür ist es aber nicht notwendig, dass die nachwachsenden
Rohstoffe selbst gentechnisch hergestellt werden.
Da es Bioraffinerien egal ist, welches grüne Material sie
bekommen, ist es also ökologisch und auch ökonomisch viel
sinnvoller, eine verblühte Wildwiese zu verarbeiten als eine
gentechnisch veränderte Monokultur.
Bislang sind ohnehin sämtliche Versuche gescheitert, Pflanzen
dahingehend zu verändern, dass sie selbst bereits ein fertiges
Endprodukt (z. B. Kunststoff) liefern. [sic]“
Technologie
In der Weißen Biotechnologie hat – ebenso wie in der Roten
Biotechnologie über die zielgerichtete Entwicklung von Wirkstoffen
für neu entdeckte Targets – ein Paradigmenwechsel
stattgefunden: Früher musste der Produktions-Prozess an das
Enzym angepasst werden, heute können die Enzyme an den
Prozess angepasst werden.
Optimierte Enzyme lassen sich zum einen über gerichtete
Evolution erzeugen. Hierbei werden Proteine im Zeitraffer mit
gewünschten Eigenschaften ausgestattet (Schema siehe Abbildung
2-18). Eine generelle Herausforderung besteht darin,
durch gerichtete Evolution eine umfassende und intelligente
Sequenzvielfalt zu generieren. Die Automatisierung ist ebenso
kritisch, um die erzeugten Variationen im Hoch-Durchsatz-
Verfahren zur Expression zu bringen und anschließend gezielt
zu selektieren. Die Selektion kann durch Assay-Verfahren,
optische Systeme (Zellsortierung) und Display-Technologien
(Zellen, Phagen, Ribosomen) geschehen.
Hinzu kommen immer verlässlichere Struktur- und Funktionsvorhersage-Modelle
für Proteine durch die Bioinformatik.
Abbildung 2-18:
Schema eines Ansatzes für gerichtete Evolution
Finden von Ausgangssequenzen
- Screening von DNA-Banken aus Umweltproben
- In-silico-Screening
- Synthetische Gene
Erzeugung von Variation
- Mutagenisierung: PCR mit Fehlpaarungen;
chemische/physikalische Methoden
- DNA-Shuffling
(Durchmischung kurzer Abschnitte)
Expression der DNA
Selektion
- Bindungsscreening
- Aktivitätsscreening
Wiederholung voriger Schritte, bis das DNA-Produkt
die gewünschte, optimierte Eigenschaft besitzt.
Quelle: Ernst & Young, 2005
60 K RÄFTE DER E VOLUTION – DEUTSCHER B IOTECHNOLOGIE-REPORT 2005