Umweltfreundliche Peptidsynthese ohne Dimethylformamid

Diplom-Ingenieur Sascha Knauer, Doktorand in der Arbeitsgruppe von Professor Harald Kolmar im Fachgebiet Biochemie der TU Darmstadt, beschäftigte sich eigentlich mit Nanopartikeln. Doch während der Betreuung eines Diplomanden vor etwas mehr als einem Jahr machte er per Zufall eine Entdeckung, mit der sich die Herstellung von Peptiden, kettenförmigen Biomolekülen aus Aminosäuren, deutlich umweltfreundlicher gestalten lässt. Knauer wechselte das Thema seiner Dissertation, meldete ein Patent an und gewann seine Kollegin Christina Uth, ebenfalls Diplom-Ingenieurin und Doktorandin in der Biochemie, als Geschäftspartnerin. Noch dieses Jahr will er mit ihr die Sulfotools GmbH gründen. Doktorvater Kolmar wird sich als Gründer beteiligen, das operative Geschäft aber Knauer und Uth überlassen.

Knauers Doktorarbeit trägt jetzt den vorläufigen Titel "Merrifield reloaded". Was für Laien eher nach der Neuauflage eines Films oder einer Band klingt, bezieht sich auf die Merrifield-Synthese, die Aminosäuren zu Peptiden verknüpft. Für die Entwicklung des Verfahrens erhielt der amerikanische Chemiker Robert Bruce Merrifield im Jahr 1984 den Nobelpreis.

Bisher ist die Herstellung aufwändig und teuer

Trotz der Auszeichnung besitzt der Prozess einige Nachteile, allen voran der Einsatz des giftigen Lösungsmittels Dimethylformamid - 13.000 Tonnen davon benötigt die Industrie jedes Jahr allein bei der Produktion von Peptid-Wirkstoffen für Medikamente. Auch in Kosmetika und Nahrungsergänzungsmitteln werden Peptide eingesetzt. Der hohe Lösungsmittelverbrauch ist nicht nur bedenklich für die Umwelt, sondern macht die Herstellung aufwändig und teuer, denn die Produkte müssen gründlich von Lösungsmittelrückständen befreit werden. Schließlich möchte niemand Reste von Dimethylformamid schlucken oder sich damit eincremen.

Alle Bemühungen, die Peptidsynthese in Wasser statt in organischen Lösungsmitteln durchzuführen, scheiterten bisher. Der Knackpunkt: Für die korrekte Verknüpfung müssen die Aminosäuren mit Schutzgruppen versehen werden. Dadurch aber werden sie extrem wasserunlöslich. Als der von Knauer betreute Diplomand Peptidbausteine in Anwesenheit von Schwefelsäure herstellte, entstanden als Nebenprodukte der Reaktion gut wasserlösliche schwefelhaltige Schutzgruppen. Knauer erkannte das Potenzial: Mit diesen Schutzgruppen gelingt die Merrifield-Synthese in Wasser. Die Geschäftsidee war geboren.

Peptide mit Potenzial

Einige kurze Peptide haben die Darmstädter Wissenschaftler mit der modifizierten Technologie schon hergestellt. Der Proof-of-Principle ist erbracht, nun soll der Prozess validiert und optimiert werden. "Wir sind im Gespräch mit verschiedenen Partnern aus der Industrie und konzentrieren uns jetzt auf kommerziell relevante Peptide", sagt Uth. Neben dem Verzicht auf organische Lösungsmittel besitze das neue Verfahren weitere Vorteile, betont Knauer: "Wir haben den kompletten Prozess optimiert." Kosteneinsparungen bis zu 50 Prozent seien möglich, da der Chemikalienverbrauch insgesamt deutlich gesunken und die Reinigung der Produkte einfacher sei.

Keine Frage, die Idee hat Potenzial, zumal der Markt für Peptide wächst. Beim bundesweiten Gründerwettbewerb Science4Life Venture Cup 2015 hat das Sulfotools-Team erst kürzlich den mit 10.000 Euro dotierten zweiten Platz belegt. Auch HIGHEST, das Gründungszentrum der TU Darmstadt, hat den Gründern den Weg geebnet und sie unter anderem bei der Beantragung von Mitteln aus dem EXIST-Programm des Bundeswirtschaftsministeriums unterstützt. Jetzt kann es losgehen: Sulfotools erhält eine EXIST-Startfinanzierung und wird in Kürze zwei weitere Mitarbeiter einstellen.

Quelle: Technische Universität Darmstadt