Enzymatische Semisynthese von Baccatin-III als Beitrag zur nachhaltigen Gewinnung on Pharmaka der Taxan-Reihe

Paclitaxel, bekannter unter dem Warenzeichen Taxol^®, ist ein wirksames Zytostatikum, das in der Krebsbekämpfung erfolgreich angewendet wird. Die therapeutische Anwendung nahm zu und der größere Bedarf bewirkte, dass die direkte Gewinnung aus der Rinde oder Wurzeln von Eiben - abgesehen von der Gefährdung der Bestände - den Bedarf nicht mehr decken konnte. Das Ziel des Forschungsvorhabens war die Entwicklung und das Scale-up eines neuartigen Verfahrens zur industriellen Herstellung von Baccatin-III aus der nachwachsenden Rohstoffquelle Eibennadeln. Das Verfahren nutzt ein pflanzliches Enzym, welches in einem geeigneten Wirtsorganismus überexprimiert wird und das in einem Enzym-Membran.Reaktor die Vorstufe 10-Deacetylbaccatin III durch eine stereoselektive enzymatische Acetylierung zu Baccatin-III umwandelt.
Dafür wurden im Fachbereich Fermentationsstrategien zur Hochzelldichtefermentation von E. coli entwickelt, wodurch genügend aktives Enzym für die Umsetzung zur Verfügung gestellt werden konnte. Für die enzymatische Umsetzung wurde ein Enzym-Membran-Bioreaktor auf der Basis eines Membrankontaktors entwickelt. In der wäßrigen Phase erfolgt die Produktzufuhr und die Semisynthese. Das gebildete Produkt wird in-situ nahezu vollständig und mit hoher Reinheit in eine organische Phase extrahiert. Für die kontinuierliche Überwachung der Produktbildung und die daran angepassten Substratzufuhr wurde eine at-line HPLC-Steuerung entwickelt. Die Bestimmung der Substratkonzentration in der Enzymphase erfolgte mittels eines impedimetrischen Sensors auf der Basis molekularer Imprints.