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Heterologe Biosynthese von Tetrahydrocannabinol (THC) in Mikroorganismen

Wissenschaftler der Fakultät Bio- und Chemieingenieurwesen haben gentechnisch manipulierte Bakterien dazu gebracht, den Hauptwirkstoff von Cannabispflanzen zu produzieren. Das so gewonnene THC (Tetrahydrocannabinol) soll zur Behandlung Schwerkranker eingesetzt werden.

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Die neue Synthese sei gegenüber den bisher in Deutschland zulässigen Herstellungsverfahren vergleichsweise unaufwändig und damit günstiger, berichtete Prof. Oliver Kayser vom Lehrstuhl Technische Biologie am Dienstag, der zuvor an der Universität Groningen in den Niederlanden lehrte und dort die Studien begann. Die THC-Herstellung durch einen anderen Organismus sei erstmals gezeigt, ein biotechnisches Verfahren muss aber noch entwickelt werden. Dies erfolgt derzeit gemeinsam mit dem Lehrstuhl Biotechnik von Prof. Andreas Schmid.

 
THC werde in Deutschland bislang aus Faserhanf gewonnen, dessen Anbau oder Einfuhr legal ist. «Da die Fasern weniger als 0,2 Prozent THC enthalten, ist der Produktionsprozess entsprechend aufwändig», so Kayser. Aus der Cannabispflanze, die bis zu 25 Prozent THC enthalten kann, darf der Wirkstoff aus juristischen Gründen in Deutschland nicht gewonnen werden. Als Ausweg bleibe nur die Herstellung von synthetischem THC. Dies sei jedoch «extrem aufwändig und teuer», so Kayser. Insgesamt könnten in Deutschland so gerade einmal 20 Kilogramm pro Jahr produziert werden. «Der tatsächliche Bedarf liegt aber bei über einer Tonne», schätzt Kayser. Koste das Kilo bislang rund 50 000 Euro, rechnet Kayser mit Kosten von künftig rund 2500 Euro je Kilogramm THC.

Beim von Schmid und Kayser nun zu entwickelnden Verfahren zu einer zukünftigen industriellen Anwendung kommen Bakterien (Escherichia coli) und Hefen (Sacharomyces cerevisiae) zum Einsatz. Ihnen werden die isolierten Gene, die in der Cannabispflanze für die THC-Bildung zuständig sind, eingepflanzt. Entsprechend vermehrt können die Bakterien dann durch Fermentation THC produzieren. Gerade der letzte Schritt der verfahrenstechnischen Umsetzung und des Scaling Ups wird nun in einem kürzlich bewilligten Antrag beider Forscher mit der Firma THC Pharm durch das Forschungs- und Entwicklungsnetzwerk ChemBioTec der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU) und TU Dortmund gefördert.