Kevin Schmitz M.Sc. Pilze als Medizin? Pilze und die Entwicklung neuer Antibiotika
Jeder Pilz hat rund 15.000 Gene, jedes mit einer spezifischen Funktion. Nicht immer benötigt der Pilz alle Funktionen. Durch Gen-Regulation stellt sich der Pilz auf seine Umgebung ein. Der Biotechnologe Kevin Schmitz zeigt, wie diese Gen-Regulation für die Entwicklung neuer Antibiotika genutzt werden kann.
Ein durchschnittlicher Pilz hat ca. 15.000 Gene, und jedes Gen hat dabei eine ganz spezifische Funktion. Nicht zu jedem Zeitpunkt wird aber jede dieser 15.000 Funktionen tatsächlich benötigt. Genau wie andere Lebewesen auch haben Pilze daher Mechanismen entwickelt, um bei Bedarf „benötigte“ Gene/Funktionen „anzuschalten“ und aktuell „nicht benötigte“ Gene/Funktionen „auszuschalten“. Diesen Vorgang nennt man Gen-Regulation. Die Gen-Regulation ermöglicht es dem Pilz in der Natur, sich ideal auf die vorliegenden Bedingungen in seiner Umgebung einzustellen.
Die Pilz-Biotechnologie versucht, biologische Prozesse aus Pilzen technisch und industriell nutzbar zu machen. Konkret heißt das z.B. einen chemischen Stoff wie Penicillin, den ein Pilz natürlicherweise bilden kann, in großem Maßstab nach ökonomischen Gesichtspunkten herzustellen. In der Biotechnologie ist es daher oft notwendig, bestimmte Gene und Funktionen deutlich stärker zu aktivieren, als der Pilz dies natürlicherweise tun würde. Ich beforsche daher gentechnische Methoden, um gezielt Gene und Funktionen anzuschalten.
Anders als Tiere sind Pilze an einen festen Standort gebunden – sie können bei Bedrohung durch Konkurrenten oder Feinde also nicht davonlaufen. Pilze haben daher im Laufe der Evolution auch die Fähigkeit entwickelt, verschiedene chemische Stoffe zu bilden und in ihre Umgebung abzusondern. Diese können entweder als natürliche Waffe gegen Konkurrenten in der Umgebung wirken, oder aber sogar Organismen fördern, die dem Pilz nutzen. Solche Stoffe sind für die Medizin eine wahre Fundgrube auf der Suche nach neuen Wirkstoffen zur Heilung von Krankheiten. Allerdings bilden Pilze diese größtenteils noch unentdeckten Substanzen i.d.R. nur unter ganz speziellen, aber völlig unbekannten Bedingungen. Die zuständigen Gene sind also normalerweise ausgeschaltet. Mithilfe unserer gentechnischen Methoden können wir diese Gene allerdings auch künstlich anschalten. So können vielversprechende, neue Substanzen gebildet und für die Wirkstoff-Forschung nutzbar gemacht werden – zum Beispiel, um neue Antibiotika zu finden.
Vita:
Seit 12/2017
Doktorand Pilzgenetik und Biotechnologie, Holzforschung München, Forschungsgebiet Holz-Bioprozesse
04/2014-11/2017
Molekulare Biotechnologie (M.Sc.), TU München/UC Berkeley, CA
10/2015-04/2018
TUM-NaWi (Wirtschaftswissenschaften für Naturwissenschaftler, M.Sc.), TU München
10/2014-04/2015
Forschungspraktikum Synthetische Biologie, J. Craig Venter Institute, San Diego, CA
10/2011-09/2014
Studium Molekulare Biotechnologie (B.Sc.), TU München