Biotechnologische Produktion von pflanzlichen Sekundärmetaboliten

Die Umsätze mit pflanzlichen Wirkstoffen übersteigen jährlich 10 Mrd. Euro. Die biotechnologische Wirkstoffgewinnung in Pflanzenbioreaktoren führt im Vergleich zu den Wildsammlungen zu einer Schonung der natürlichen Ressourcen in den Herkunftsländern. Bei der pharmazeutischen Herstellung stehen pflanzliche Bioreaktoren für Produktsicherheit, Preiskonstanz und gleichbleibende Wirkstoffqualität.

Verschiedene Bioreaktortypen haben sich in den vergangenen Jahren etabliert, um eine Produktion von Pflanzenmaterial in unterschiedlichen Maßstäben zu ermöglichen. Die Produktion von Ginseng-Adventivwurzeln, die Paclitaxel-Produktion, die pflanzenzellbasierte Produktion von Impfstoffen oder die Produktion von Biopharmaceuticals in Fotobioreaktoren stellen nur einige wenige Anwendungen dar. Gezielte Forschung hinsichtlich des Bioreaktormaterials, der eingestrahlten Lichtfarbe und -intensität, der Möglichkeit der Applikation von UV-Strahlung oder das Upscale der Bioreaktorgröße zeigen den Entwicklungsbedarf. Dabei wird unterschiedliches Pflanzenmaterial eingesetzt. Neben Kalluszellsuspensionen werden auch Organkulturen wie Spross-, Blatt- und Wurzelkulturen verwendet. Abhängig vom Syntheseort der pflanzlichen Sekundärmetabolite werden die jeweiligen Pflanzenorgane in den Bioreaktoren vermehrt.

An ausgewählten Beispielen wird die Wirkstoffproduktion von pflanzlichen Sekundärmetaboliten im Bioreaktor dargestellt. Vergleichend zu der Biosynthese unter natürlichen Bedingungen werden die Ergebnisse aus eigenen In-vitro-Untersuchungen präsentiert. Abschließend wird aufgezeigt, ob eine biotechnologische Produktion von pflanzlichen Inhaltsstoffen in Bioreaktoren eine mögliche Alternative darstellt.