Es ist an der Regulation des Wasserhaushalts und der Permeabilität von Substanzen im Bindegewebe sowie an der Schmierung von Gelenken beteiligt. Als Bestandteil der Kapselpolysaccharide bestimmter pathogener Streptokokken-Stämme dient HA zur immunologischen Mimikry im menschlichen Wirt.
Die fehlende Immunogenität macht die HA zu einem sehr attraktiven Baustein für die Entwicklung neuer Biomaterialien und pharmazeutischer Wirkstoffe. Im Kontext einer zunehmend alternden Bevölkerung wird die Nachfrage von wirksamen HA-Produkten in der Medizin stetig steigen. In der Ophthalmologie und Orthopädie wird polymeres HA (>1 MDa) eingesetzt. Nicht-modifizierte HA dieser Größenordnung ist aufgrund der schlechten biomechanischen Stabilität und des schnellen in vivo-Abbaus nur sehr begrenzt verfügbar. Deshalb wird hochpolymeres HA mit möglichst geringer Dispersität benötigt. HA wird zurzeit aus Hahnenkämmen unter Einsatz großer Mengen an Lösungsmitteln extrahiert oder durch Fermentation pathogener Streptokokken produziert. Diese Prozesse sind nicht nachhaltig und resultieren in meist polydispersem HA. Es fehlt ein Prozess zur Produktion von hochmolekularer HA mit geringer Dispersität, der unter Vermeidung von tierischen Geweben, Fermentationen von pathogenen Bakterien oder chemischer Quervernetzung auskommt.
Im Verbundprojekt „HYALURONAN-Polymer“ (Bild 1) wird von den beteiligten Partnern der RWTH Aachen University (Biomaterialien, Biotechnologie, Angewandte Mikrobiologie) und der Fa. GALAB GmbH (Hamburg) ein solcher Prozess mithilfe eines mikrobiellen Wirts entwickelt. Vom ifu Institut für Umweltinformatik Hamburg GmbH wird das neu entwickelte Verfahren auf seine Nachhaltigkeit hin bewertet und existierenden Verfahren gegenübergestellt. Im Einzelnen werden neue Enzymmodule entwickelt, die eine schnelle und effiziente Bereitstellung der HA-Bausteine Glucuronsäure und N-Acetylglucosamin gewährleisten. Durch Protein-Engineering werden HA-Synthasen in ihrer Leistung, hochpolymeres HA zu synthetisieren, optimiert (Bild 2). Weiterhin werden Verfahren zur Analytik und Aufarbeitung von HA etabliert. Durch Kombination dieser Ansätze entsteht ein Verfahren zur fermentativen Produktion von langkettigen HA-Polymeren und integrierter Produktaufarbeitung zur Reduktion der Umweltbelastung. (Bild 4)
AZ 30812
Projektdurchführung:
Univ.-Prof. Dr. rer. nat. Lothar Elling (Projektleitung)
Helmholtz-Institut für Biomedizinische Technik
RWTH Aachen
Pauwelsstr. 20
52074 Aachen
Tel. 0241-8028350
l.elling@biotec.rwth-aachen.de
Anna Eisele
Helmholtz-Institut für Biomedizinische Technik
RWTH Aachen
Pauwelsstr. 20
52074 Aachen
Tel. 0241-8028356
a.eisele@biotec.rwth-aachen.de
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Lars Blank
Institut für Angewandte Mikrobiologie
RWTH Aachen
Worringerweg 1
52074 Aachen
Tel. 0241-8026600
lars.blank@rwth-aachen.de
Sandra Schulte
Institut für Angewandte Mikrobiologie
RWTH Aachen
Worringerweg 1
52074 Aachen
Tel. 0241-8026618
sandra.schulte@rwth-aachen.de
Univ.-Prof. Dr. rer. nat. Ulrich Schwaneberg
Lehrstuhl für Biotechnologie
RWTH Aachen
Worringerweg 3
52074 Aachen
Tel. 0241-8024170
u.schwaneberg@biotec.rwth-aachen.de
Dr. Felix Jakob
Lehrstuhl für Biotechnologie
RWTH Aachen
Worringerweg 3
52074 Aachen
Tel. 0241-8023344
f.jakob@biotec.rwth-aachen.de
John Mandawe
Lehrstuhl für Biotechnologie
RWTH Aachen
Worringerweg 3
52074 Aachen
Tel. 0241-8023156
j.mandawe@biotec.rwth-aachen.de
Dr. Jürgen Kuballa
GALAB Laboratories GmbH
Am Schleusengraben 7
21029 Hamburg
Tel. 040-368077410
juergen.kuballa@galab.de
Mieke Klein
ifu Hamburg GmbH
Max-Brauer-Allee 50
22765 Hamburg
Tel.: +49-40-480009-63
m.klein@ifu.com
