StSP Nachhaltige Bioprozesse: Untersuchung der genetischen Stabilität von industriell genutzten rekombinanten Mikroorganismen mit Hilfe eines parallelen kontinuierlich betriebenen Schüttelreaktorsystems

Stipendiatin/Stipendiat: Gregor Aaron Steinhorn

Genetische Veränderungen in biotechnologisch genutzten Mikroorganismen eröffnen den Weg zu vielfältigen Produkten. Jedoch stellt genetische Instabilität ein Problem bei einigen Produktionsstämmen dar. Durch Gentechnologie werden Mikroorganismen dazu gebracht, Stoffe herzustellen, die sie selbst nicht benötigen. Deshalb geht solch ein Eingriff zu Lasten der Überlebensfähigkeit des Mikroorganismus. Verliert eine der Zellen in der Population eines Produktionsstammes die gentechnisch eingebrachte Fähigkeit, so hat sie einen Wachstumsvorteil gegenüber den merkmalstragenden Zellen. Sie muss kein Fremdprotein herstellen und kann alle ihr zur Verfügung stehende Energie und Nährstoffe zur eigenen Vermehrung nutzen. Deshalb haben plasmidfreie Zellen in einem nicht-selektierenden Medium einen Selektionsvorteil vor plasmidhaltigen Zellen. Die Verwendung von Antibiotika als Selektionsmittel belastet das Abwasser und sollte deshalb, soweit möglich, vermieden werden. Mit dem COSBIOS ist es möglich kontinuierliche Schüttelkulturen zu betreiben. Kontinuierliche Kulturen sind besonders gut zur Untersuchung der genetischen Stabilität geeignet, da über den gesamten Versuch gleiche Wachstumsraten, Nährstoffkonzentrationen und andere Fermentationsbedingungen aufrecht erhalten werden können. Während normale kontinuierlich betriebene Fermenter teuer und arbeitsaufwändig sind, ermöglicht das COSBIOS kleine, kontinuierliche Schüttelkulturen. Dadurch können in vielen Parallelansätzen Mikroorganismenkulturen, unter definierten Bedingungen, auf ihre genetische Stabilität untersucht werden.Bisher konnte der Plasmidverlust bei verschiedenen Produktionsstämmen beobachtet werden. Dabei zeigten sich große Unterschiede. In weiteren Versuchen soll geklärt werden wie die genetische Stabilität durch die Fermentationsbedingungen beeinflusst wird und wie sie erhöht werden kann. Verschiedene Induktionsstrategien werden überprüft um Erkenntnisse über die Balance zwischen Produktivität und genetischer Stabilität zu erhalten. Damit soll eine Produktivitätssteigerung, unter Schonung der Umwelt, erreicht werden.

Förderzeitraum:
01.01.2007 - 31.12.2009

Institut:
Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule
Lehrstuhl für Bioverfahrenstechnik
Sammelbau Biologie

Betreuer:
Prof. Dr. Jochen Büchs

E-Mail: E-Mail schreiben

Untersuchung der genetischen Stabilität von industriell genutzten rekombinanten Mikroorganismen
Untersuchung der genetischen Stabilität von industriell genutzten rekombinanten Mikroorganismen