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Algen­bio­technologie

Die molekularbiologischen Innovationen, die die Revolution in der modernen Biologie ausgelöst und damit das Feld der Biotechnologie erst ermöglicht haben, werden das Alltagsleben im 21. Jahrhundert entscheidend bestimmen. Für eine positive Nutzung dieser Technologien wird im Forschungsschwerpunkt Algenbiotechnologie am MCI das biotechnologische Methodenspektrum angewandt, um noch unbekannte Wirkstoffe aus dieser oft noch wenig erforschten Gruppe photosynthetischer Organismen zu identifizieren und für Anwendungen in Medizin, Chemie oder Lebensmittelindustrie nutzbar zu machen. Mikroalgen haben auch das Potential als ideale Produktionsorganismen für die transgene Produktion von komplexen Molekülen zu dienen. Die für diese Anwendung notwendigen Forschungen sind ein weiterer Schwerpunkt des MCI Biotechnologie-Forschungsclusters.

Molekulare Biotechnologie mit Mikroalgen
Biotechnologie mit transgenen Mikroalgen: Die Grünalge Chlamydomonas reinhardtii dient seit vielen Jahren als Modellorganismus in der Grundlagenforschung. Aufgrund der Einstufung der Alge als sicheren Organismus (GRAS = generally regarded as safe) könnten zukünftig auch biotechnologisch relevante Produkte wie Impfstoffe in dieser Alge produziert werden. Am MCI werden Methoden zur Steigerung der Reproduzierbarkeit und Ausbeute der Transgenexpression optimiert. Als beispielhafte Anwendung wird die Expression von Allergenen für die spezifische Immuntherapie in Chlamydomonas reinhardtii entwickelt.
Kultivierung und Aufarbeitung von Mikroalgen
Im Rahmen der Erschließung von Mikroalgen für die biotechnologische Nutzung wird die gesamte Prozesskette von der Kultivierung bis zur Isolierung und Analytik betrachtet. Mikroalgen-Stämme, die durch Wirkstoff-Screenings von Biobanken als vielversprechend identifiziert wurden, werden am MCI systematisch auf ihre optimalen Wachstumsbedingungen untersucht. Diese Forschungsbemühungen sollen zur Entwicklung von sparsamen Photobioreaktoren mit optimalem Licht- und Nährstoffeintrag sowie flexibler Regulation für optimierte Biomasse- bzw. Wirkstoff-Induktion führen. Im Rahmen der Downstream-Prozessoptimierung werden am MCI neue Verfahren für den Mikroalgen-Zellaufschluss bzw. die Wirkstoffextraktion entwickelt.
Screening nach neuartigen Inhaltsstoffen
Screening von Biobanken: Mikroalgen sind eine vielfältige Gruppe photosynthetischer Organismen, die aufgrund wertvoller Inhaltsstoffe und ihres kostengünstigen, lichtgetriebenen Wachstums stark in das Zentrum des biotechnologischen Interesses gerückt sind. Am MCI werden bisher noch nicht untersuchte Biobanken wie z.B. eine Sammlung terrestrischer Algen einem Screening unterzogen, um nach neuartigen Wirkstoffen und Produkten für die Pharma-, Kosmetik- und Lebensmittelindustrie zu suchen.

Projekte
(co)Operation SKD
Projektstatus:
Laufend

Projektstart:
September 2014

Projektmitarbeiter:
Dipl.-Ing. Michael G. Schnitzlein, PhD
ProjektmitarbeiterIn, von September 2014 bis August 2018


Dr. Alexander Trockenbacher
MCI interne ProjektleiterIn, seit September 2014


FH-Prof. Mag. Marco Rupprich, Ph.D.
MCI interne ProjektleiterIn, von September 2014 bis August 2018


FH-Prof. Dr. Christoph Griesbeck
MCI interne ProjektleiterIn, von September 2014 bis August 2018


Dipl.-Ing. (FH) Angela Hofmann
MCI interne ProjektleiterIn, von September 2014 bis September 2016


Dipl.-Ing. (FH) Benjamin Hupfauf
ProjektmitarbeiterIn, von September 2014 bis August 2018


Bettina Rainer, BSc MSc
ProjektmitarbeiterIn, von September 2014 bis August 2018


Sebastian Perkams, BSc MSc
ProjektleiterIn, von September 2014 bis August 2018


Heidrun Füssl-Le, BSc, MSc
ProjektmitarbeiterIn, von September 2014 bis August 2018


Projektinhalt:
Ziel des Projektes ist die Etablierung eines ökonomischen Gesamtprozesses zur Produktion von werthaltigen Produkten aus phototrophen Mikroorganismen (Algen, Mikroalgen) und die anschließende energetische Verwertung der Biomasse. Dafür werden bestehende F&E-Strukturen im Bereich der Studiengänge Biotechnologie und Umwelt-, Verfahrens- und Energietechnik (MCI) bzw. Bio-und Umwelt- Verfahrens- und Material und Kunststofftechnik (FH OÖ) aufgebaut, weiterentwickelt und verknüpft, sowie die analytische Expertise des Austrian Drug Screening Institutes (ADSI) in das Konsortium eingebracht werden. Die Entwicklung der einzelnen Prozessschritte und der Kompetenzaufbau für die Betrachtung des Gesamtprozesses stehen im Vordergrund, um für potentielle Firmenpartner aus den Bereichen der Pharma-, Kosmetik- und Lebensmittelindustrie zielgerichtete Dienstleistungen anbieten zu können.

Optimierung heterologer Proteinexpression in in der Grünalge C. reinhardtii
Projektstatus:
Laufend

Projektstart:
März 2014

Projektmitarbeiter:
FH-Prof. Dr. Christoph Griesbeck
ProjektleiterIn, von März 2014 bis November 2016


Mag. Claudia Ralser, Bakk. biol.
ProjektmitarbeiterIn, von März 2014 bis November 2016


Dr. Alexander Trockenbacher
ProjektleiterIn, von März 2014 bis November 2016


Anna Kirchmayr, BSc, MSc
ProjektmitarbeiterIn, von März 2014 bis Dezember 2015


Dipl.-Ing. Dr. Sonja Hirschl
ProjektmitarbeiterIn, von März 2014 bis November 2016


Projektinhalt:
Das Ziel des Projektes ist die rekombinante Erzeugung von therapeutischen oder biotechnologisch relevanten Proteinen im eukaryontischen Expressionssystem Chlamydomonas reinhardtii sowie die Optimierung der heterologen Expressionsrate . Dazu wird die Expressionsstärke von semirational konstruierten neuartigen Promotoren über luminometrische Reporterproteinmessungen quantifiziert Die Expression wird in verschiedenen Kompartimenten, nämlich im Chloroplasten bzw. im Cytoplasma oder der Cytoplasmamembran getestet.


Publikationen
  • Griesbeck, C. & Trockenbacher A. (2015). Kompetenzaufbau hochwertige Produkte aus Algen. Biobased Future 4, 21.
  • Trockenbacher, A., & Griesbeck, C. (2015). Novel Products from Microalgae. Going Public Special Biotechnologie 2015, 107-108.
  • Griesbeck C. et al. (2006) Chlamydomonas reinhardtii – a protein expression system for pharmaceutical and biotechnological proteins, Molecular Biotechnology 34, 213-224
Vorträge | selected 5
  • Griesbeck C. et al. (2006) Chlamydomonas reinhardtii - a protein expression system for biotechnological and pharmaceutical proteins. Life Science Circle, Wien, 2006
  • Griesbeck, C. (2014). Genetisch veränderte Algen als Produktionsorganismen. 7. Bundesalgenstammtisch der DECHEMA, Köthen
  • Griesbeck C., Kirchmayr A., Sizova I. und Hegemann P. (2011) Transgene Expression and Gene Targeting in Chlamydomonas reinhardtii, Congress Proceedings of BIT´s 1st Annual World Congress of Marine Biotechnology
  • Lackner C. und Griesbeck C. (2009) Virale Promotoren zur verbesserten Transgenexpression in Chlamydomonas reinhardtii. In: Baumgartner E. (Herausgeber): 3. Forschungsforum der österreichischen Fachhochschulen, pp 458-459. Kärntner Druck- und Verlagsges.m.b.H., Klagenfurt. ISBN 978-3-853912850
  • Griesbeck C. und Rücker O. (2008) Silencing-defiziente Stämme von Chlamydomonas reinhardtii zur verbesserten Transgenexpression. In: Kastner J. (Herausgeber): 2. Forschungsforum der österreichischen Fachhochschulen, pp 395-399. Shaker Verlag, Aachen. ISBN 978-3-8322-7023-0