Wir entwickeln nachhaltige und vegane Lösungen durch die Produktion hochwertiger Proteine, insbesondere von Antikörpern, in Diatomeen.
Unsere Forschung vereint Molekularbiologie, synthetische Biologie und industrielle Anwendungen.
Unsere Forschungsschwerpunkte
Unsere Arbeitsgruppe konzentriert sich auf die Entwicklung nachhaltiger Produktionssysteme für rekombinante Proteine.
Diatomeen (auch Kieselalgen genannt) bieten dabei einzigartige Vorteile: Sie wachsen schnell, sind als Produktionsplattform bestens etabliert, benötigen nur Licht und CO₂ und enthalten keine humanen Pathogene. Als Salzwasserorganismen besteht auch keine Gefahr der Kontamination durch Grünalgen.
Unser Fokus liegt auf der Produktion von Antikörpern, die in ganz verschiedenen Formaten hergestellt werden können, darunter "normale" IgG (Immunglobuline), wie sie natürlicherweise in verschiedenen Arten vorkommen (Mensch, Maus, Kaninchen, Pferd), aber auch synthetische Varianten wie scFvs, Nanobodies oder scFv-Fcs.
Kieselalgen als Produktionsplattform
Unser Workflow zur Nutzung und Optimierung von P. tricornutum für die rekombinante Proteinexpression lässt sich in mehrere Schritte aufteilen:
- Klonierung von Antikörpergenen in unseres speziellen Expressionsvektoren
- Einbringen der so hergestellten Genkassetten in P. tricornutum
- Selektion von extrem starken Prodktionsstämmen (bis 200 mg/1 L Kultur)
- Aufreinigung der heterolog exprimierten Antikörper aus P. tricornutum
- Analyse der Eigenschaften der Antikörper mit verschiedensten immunbiochemischen Verfahren
Antikörper aus Diatomeen
Die Antikörper aus Diatomeen haben gegenüber dem Original aus Tieren viele Vorteile:
- Komplett tierversuchsfrei
- Pathogenfrei
- Hohe und reproduzierbare Qualität
- Im Gegensatz zu tierischen Zellkulturen sehr homogene Glykosylierungsmuster
- Produktion von komplexen Fusionsproteinen, wie sekundäre Nanobodies, die bereits mit funktionaler Meerrettich-Peroxidase produziert werden. Diese werden für ELISAs benötigt
- Viele AK-Formate & Anwendungen möglich.
- Wir produzieren auch andere wertvolle Proteine, wie veganes BSA, in unseren Diatomeen.
Von der Grundlagenforschung zur Anwendung
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Von der Grundlagenforschung zur Anwendung
Grundlagenforschung
Um unser Verfahren zu etablieren, mussten zunächst die molekularen Mechanismen der Genexpression und Proteinsynthese in P. tricornutum angepasst und optimiert werden. Weiterhin war die Anpassung der tierischen "Originalgene" für ihre Produktion in Diatomeen erforderlich. Beides ist nun Grundlage unserer Plattformtechnologie.
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Stammentwicklung
Stammentwicklung
Die genutzen Diatomeen-Stämme mussten umfangreich optimiert werden, um eine relevante Produktionsleistung uzu erzielen, die mit denen etablierter tierischer Zellkulturen kompetieren können.
An vielen Stellschrauben wurde der komplette Weg von der Transkription des eingebrachten Gens bis hin zur Aufeinigung der heterolog hergestellten Antikörper optimiert.
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Prozessentwicklung
Prozessentwicklung
Ein Scale-up der Produktionsmengen, von Laborkulturen bis hin zu industriellen Produktionsvolumina ist ein wichtiger Aspekt für unsere Arbeiten. Dabei darf es zu keinerlei Qualitätsverlusten kommen:
- Zu Beginn einer Forschungsreihe arbeiten wir mit Kulturvolumina von 100 mL - 500 mL.
- Um die Produkte zu analysieren, werden bereits 1 L - 2 L Kulturen benötigt.
- Weitergehende Analysen erfordern einen Kulturmaßstab bis 40 L.
- Industrielle Produktionsmengen aus Kulturen bis 200 L werden durch unser Startup, die Phaeosynt GmbH, hergestellt.
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Kommerzialisierung
Kommerzialisierung
Der durchschlagende Erfolg unserer Plattformtechnologie hat 2023 zur Ausgründung der Phaeosynt GmbH geführt, die seit Oktober 2025 nach zwei sehr erfolgreichen Investitionsrunden über eigene Laborräume verfügt.
Das erste B2C Produkt, der erste vegane Schwangerschaftstest hey mela, ist seit September 2025 auf dem Markt und im Sortiment großer Drogeriemärkte in Deutschland zu finden.
Erste B2B Produkte wenden sich an Diagnostik- und Forschungslabore. Deren Markteinführung ist für 2026/2027 geplant.
Aktuelle Projekte
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Optimieren der Produktionsplattform
Phagen Display Banken
Um nicht von Sequenzen abhängig zu sein, die in Datenbanken zu finden sind, haben wir eine eigene voll-synthetische Phage-Display Library erstellt. Aus dieser können in E. coli innerhalb von wenigen Wochen neue Antikörperkandidaten selektiert werden. Einzig das Antigen ist für dieses Verfahren erforderlich.
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Effiziente Transformation und Selektion
Effiziente Transformation und Selektion
Wir optimieren unsere Transformationsmethoden und Selektionssysteme ständig weiter. Hierbei kommen auch sehr ungewöhnliche Verfahren - zumindest für Forschungszwecke - zum Einsatz, wie die bakterielle Konjugation, bei der DNA aus einem Bakterium in die Diatomee übertragen wird und verschiedenen andere Verfahren.
Im Bereich der Selektion setzen wir zunehmend auf Rekombinase-basierte Verfahren, was die Dauer der Selektion massiv verkürzen sollte.
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Sekundäre Nanobodies
Sekundäre Nanobodies
Im BMBF-geförderten Projekt AniSAn entwickeln wir innovative sekundäre Antikörper im Nanobody-Format.
Unser Produktionssystem erlaubt es, das komplette Fusionsmolekül aus Nanobody und Signalmolekül (z. B. Meerrettichperoxidase oder Alkalische Phosphatase) in den Diatommen zu produzieren. Daduch ist keine chemische Kopplung der beiden Moleküle erforderlich. Dies schlägt sich in der Qualität der Detektion direkt nieder.
Für 2026 - 2027 ist der Markteintritt mit einem größeren Set an Sekundären gelabelten Nanobodies geplant.
Werden Sie Teil unseres Teams
Studierende der Studiengänge Biologie, Life Science und Pflanzenbiotechnologie können ihre Abschlussarbeit in unserer Gruppe durchführen. Wir bieten spannende Themen an der Schnittstelle von Grundlagenforschung und Anwendung sowie eine gute Betreuung. Sie lernen moderne Methoden der Molekularbiologie, Immunbiochemie und synthetischen Biologie kennen und arbeiten an zukunftsweisenden Projekten mit direktem Anwendungsbezug.
Voraussetzung für die Bachelorarbeit in unserem Team ist die erfolgreiche Teilnahme am Modul "Molekularbiologie - Methoden und Konzepte" (hier insbesondere die Teilnahme am Praktikum) sowie am Modul "Bioinformatik". Beachten Sie weiterhin, dass wir oft internationale Gastwissenschaftlier*innen und internationale Studierende in unserem Team haben, so dass Sie gute Englischkenntnisse mitbringen sollten.
Um sich zu bewerben, senden Sie uns Ihr aktuelles ToR sowie ein Motivationsschreiben.
@Studierende anderer Universitäten: bitte haben Sie Verständnis, dass wir bereits mit den Studierendenanfragen der LUH ausgelastet sind und daher i. d. R. keine externen Studierenden in unser Team aufnehmen können. Weiterhin bieten wir auch keine Praktika unter 6 Monaten an.
