Томас Брюк впервые увидел морского хлыста Antillogorgia elisabethae 17 лет назад во время исследовательской поездки на Багамы. Он до сих пор живо помнит эту встречу, которая произошла на глубине 18 метров под водой: "Их покрытые полипами фиолетовые веточки мягко шевелились по течению. Очаровательный живой организм!" Поскольку он также содержит различные биологически активные соединения, биохимик с тех пор изучает биосинтез природного продукта этого мягкого коралла.
Морские кнуты защищены; несмотря на это, их существование находится в опасности. Сбор и продажа высушенных кораллов - прибыльный бизнес, так как они содержат различные активные вещества, в том числе противовоспалительную молекулу под названием псевдоптерозин, которая уже много лет используется в косметической промышленности.
«Коралловые рифы фиксируют и хранят углекислый газ, вызывающий парниковый эффект, и являются очагами биоразнообразия. Если мы хотим защитить рифы мира, мы должны производить такие биологически активные природные продукты с помощью устойчивых процессов», - говорит Брюк.
Природный антибиотик из биотехнологической лаборатории
Вместе со своей командой на кафедре синтетической биотехнологии им. Вернера Сименса ему впервые удалось произвести один из активных агентов морского хлыста в лаборатории - без необходимости присутствия ни одного обитателя рифа. Молекула «эрогоргиане» является антибиотиком. Первоначальные тесты на биологическую активность показывают, что он подходит для борьбы с полирезистентными возбудителями туберкулеза.
Раньше использование активного вещества было почти немыслимо: морской хлыст содержит очень небольшое количество эрогоргиена и дополнительно защищен - использование его в качестве источника сырья было бы ни финансово целесообразным, ни экологически ответственным. Хотя производство с помощью обычного химического синтеза возможно, оно сложно и связано с токсичными отходами. Килограмм активного агента будет стоить около 21 000 евро.
Устойчивая биотехнология снижает производственные затраты
«Однако с помощью биотехнологических методов возможно производство консолидированного эрогоргиана, более экологичного и гораздо более дешевого. При этом методе себестоимость производства одного килограмма составит всего около 9 000 евро», - подчеркивает Брюк..
Новый метод, который он разработал вместе с коллегами из Берлина, Канады и Австралии, состоит всего из двух этапов: Основную работу выполняют генетически оптимизированные бактерии, питающиеся глицерином - остаточным веществом производства биодизеля..
Бактерии генерируют молекулу, которая затем может быть преобразована в желаемый активный агент с помощью высокоселективной ферментативной стадии. В процессе не образуются отходы, так как все вспомогательные продукты могут быть повторно использованы циклично. На инновационный метод производства подана заявка на патент.
Разработка биоактивных продуктов в соответствии с принципами природы
«Новая технологическая платформа для производства биоактивных натуральных продуктов с помощью биотехнологических методологий соответствует всем 12 критериям «зеленой химии», - говорит Томас Брюк. «Кроме того, он выполняет четыре цели ООН в области устойчивого развития: здоровая жизнь для всех, борьба с изменением климата и его последствиями, сохранение и устойчивое использование океанов и морских ресурсов, а также сохранение жизни на суше».
Исследовательская группа в настоящее время работает над биотехнологическим производством другого кораллового активного агента: используя природу в качестве модели, молекула erogorgiaene должна быть преобразована в активный агент псевдоптеропсин в лаборатории.
Медицинские работники возлагают большие надежды на последнее: клинические исследования показали, что псевдоптеропсин ингибирует воспаления благодаря новому механизму действия. Таким образом, это потенциальный терапевтический кандидат для контроля чрезмерных воспалительных реакций, например, в случае вирусных инфекций, таких как Covid-19, или во время возрастных хронических воспалений.