Aufnahme des neuen Labors von Thierry Schlama auf dem Novartis-Campus in Basel. Das Team ist hier mit dem Re-Engineering von Enzymen befasst.
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Billionen von MöglichkeitenZeit sparenWeniger Abfall produzierenNeue HilfsmittelPubliziert am 12/10/2020
Thierry Schlama, leitender Forscher im Biokatalyse-Team von Novartis, steht ganz in der alten Tradition der «Hefner». Jahrhundertelang belieferten diese Hefezüchter Bierbrauer und Bäcker mit Hefepilzen, die Enzyme für die Aufspaltung von Zucker in Kohlendioxid und Alkohol enthalten. Derartige Enzyme stellt auch Schlama her, allerdings künstlich und mit modernsten Methoden. Das Resultat sind höchst spezialisierte Biokatalysatoren, die chemische Prozesse bei der Arzneimittelherstellung auslösen und beschleunigen.
Enzyme sind eine besondere Art von Proteinen und gehören zu den Kernbestandteilen jeder lebenden Zelle. Jedes Enzym besteht aus 300 bis 400 Aminosäuren und enthält mindestens ein Stickstoff-, ein Kohlenstoff- und ein Sauerstoffatom. Darüber hinaus weist jedes Enzym eine charakteristische Kugelform auf, die ihm seine individuelle Beschaffenheit und Funktion verleiht. Eine weitere Besonderheit besteht darin, dass jedes Enzym ein spezifisches «Schloss» besitzt, an das andere Moleküle andocken können, wenn sie den richtigen «Schlüssel» verwenden. Passt der «Schlüssel» ins «Schloss», beschleunigen die Enzyme chemische Prozesse.
Ein alltägliches Beispiel sind die Enzyme in der Hefe, die die Kohlenhydrate im Brotteig in Kohlendioxid und Alkohol aufspalten und das Brot dadurch aufgehen lassen. Beim Bierbrauen wandeln dieselben Enzyme die in der Maische enthaltene Stärke in Alkohol und Kohlensäure um. So kommt das Bier zu seinem Alkohol- und Kohlensäuregehalt.
Obschon dieser Prozess bei Hefe und Zucker sehr effizient verläuft, ist es extrem schwierig, für die vielen hunderttausend chemischen Synthesen, die in der Industrie eingesetzt werden, die passenden Enzyme zu finden. Das ist bedauerlich, weil sich die enzymgestützte Katalyse sehr vorteilhaft auf chemische Prozesse auswirkt. Verglichen mit konventionellen Katalysatoren produzieren Enzyme fast keinen Abfall, benötigen wenig Energie und sind weitaus kostengünstiger.
Um sich die Effizienz der Biokatalyse zunutze zu machen, arbeiten Thierry Schlama und sein Team daran, Enzyme umzubauen und mit spezifischen «Schlössern» auszustatten, auf welche die «Schlüssel» der Moleküle passen, die bei der Medikamentenherstellung verwendet werden. Hierzu müssen die Aminosäuresequenzen der Enzyme modifiziert werden.
