CDG-Preis: Hefe auf Diät spart Produktionskosten

Egal ob Impfstoffe gegen HPV oder Hepatitis B, Krebstherapeutika, Insulin oder technische Enzyme – all diese Produkte basieren auf Proteinen. Bewährt hat sich in deren Herstellung die Produktion mit Hefen in Bioreaktoren. 

Bis vor nicht allzu langer Zeit war die Herstellung allerdings viel aufwändiger und teurer als jetzt. Denn Hefen sind einzellige Pilze, deren Natur wie bei allen Mikroorganismen auf Wachstum programmiert ist. In der Herstellung von Proteinen fiel dadurch sehr viel Biomasse an, die man kühlen und belüften musste. 

Dass die industriellen Hefen auch unter langsamerem Wachstum Proteine produzieren, ist maßgeblich der österreichischen Forscherin Brigitte Gasser von der Universität für Bodenkultur Wien (BOKU) zu verdanken. Sie erhielt für diese Leistungen kürzlich den mit 40.000 Euro dotierten CDG-Preis der Christian-Doppler-Gesellschaft. Die Auszeichnung wurde am 17. Juni 2026 verliehen.

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Kosten einsparen

Von 2017 bis 2024 arbeitete das von Gasser geleitete „CD-Labor für Wachstum-entkoppelte Proteinproduktion in Hefe“ daran, das Hefe-Wachstum zu verlangsamen, das für die Industrie bis dahin hohe Kosten für Energie, Kühlung und Belüftung bedeutete. Der Verdienst von Gasser und ihrem Team ist es, dass die Hefen dazu gebracht wurden, Proteine zu produzieren, ohne ihrer biologischen Programmierung zu folgen.

„Was wir herstellen, sind Proteine, die aus der Zelle ausgeschleust werden“, erklärt Gasser der futurezone. „Das heißt, sie sind im Nährmedium und nicht in den Zellen drinnen. Und wenn wir Bioreaktoren oder Kultivierungsgefäße voller Hefezellen haben, ist einerseits weniger Platz für unser Produkt, andererseits ist die Biomasse Abfall“, meint Gasser.

Als das Projekt 2017 startete, habe es in der Literatur kaum Hinweise darauf gegeben, dass man das Wachstum der Hefeart Komagataella phaffii verlangsamen könnte. Gasser und ihr Team wollten also grundlegend verstehen, wie man den Transport von Proteinen aus der Zelle und das Wachstum entkoppeln kann. 

Hungernde Hefen

Mit Bioreaktoren mit einem Filtersystem, das Zellen zurückhält, untersuchten Gasser und ihr Team das Hefewachstum. „Dadurch, dass die Zellen nicht raus können, werden es immer mehr Zellen im Reaktor. Wenn die Nährstoffzufuhr gleich bleibt, gehen die Zellen irgendwann in einen Zustand über, wo sie nicht mehr genug Energie fürs Wachstum haben, sondern nur mehr ihren Erhaltungsstoffwechsel betreiben“, sagt Gasser. Das gleiche einem „Hungerzustand“. Die Hefen seien zwar noch metabolisch aktiv, aber vermehren sich fast nicht mehr.

Dieses „Nullwachstum“ war entscheidend für den Durchbruch. Dadurch konnten die Hefen weiter Proteine produzieren, ohne Ressourcen für die Zellvermehrung zu verbrauchen und überflüssige Biomasse zu erzeugen. „Die Hefen verdoppeln sich normalerweise alle 2 bis 3 Stunden und wir konnten diese Verdoppelung auf 2 bis 3 Wochen verzögern“, erklärt Gasser. Die Produktionskosten konnten durch diese Innovation erheblich gesenkt werden. Diese Erkenntnisse aus der anwendungsorientierten Grundlagenforschung stellen einen Paradigmenwechsel dar.

Geringere Produktionskosten

Von Gassers Grundlagenforschung profitierte u.a. die Lonza AG, ein Schweizer Unternehmen, das anderen Herstellern im Biotechnologie- oder Life-Science-Bereich Produktionskapazitäten anbietet. „Kleine Firmen können mit ihren Projekten dorthin gehen und die setzen das im großen Maßstab um“, erklärt Gasser. Dank der Forschung ihres Labors kann Lonza die hefebasierten Proteine qualitativ hochwertiger und in größerer Menge anbieten. Neben der Lonza AG sind auch andere Firmen Nutznießer der Innovation. 

„CD-Labors sind etwas ganz Besonderes, da sie ermöglichen, langfristig an einem Thema zu forschen“, meint Gasser. Durch die Partnerschaft mit der Industrie könne man einen Organismus wie die Hefe Komagataella phaffii grundlegend erforschen. Gleichzeitig arbeite man an einer Fragestellung, die für die Industrie wichtig sei, wie die Reduktion der Biomasse. „Die CD-Labore sind ein tolles Fördermodell in der österreichischen Förderlandschaft. Ich kann allen jungen Wissenschaftern raten, sowas auch zu machen“, sagt die Forscherin. 

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Den CDG-Preis erhalten aktive oder ehemalige Leiter von Christian-Doppler-Laboren (CD-Laboren) oder Josef-Ressel-Zentren (JR-Zentren) für herausragende Leistungen im Bereich der anwendungsorientierten Grundlagenforschung. „Preise sind natürlich immer was Tolles, weil es die Wissenschaft vor den Vorhang hebt. Besonders schön: Dieser Preis ist nicht nur für mich, sondern eine Auszeichnung für das gesamte Team, das an dem Projekt gearbeitet hat“, sagt Gasser.

CDG-Präsident Martin Gerzabek sieht Gassers Leistung als gelungenes Beispiel für eine erfolgreiche Umsetzung des Fördermodells und ein vorbildliches Beispiel für eine gute Zusammenarbeit mit der Industrie, bei gleichzeitiger Wahrung des Freiraums für wissenschaftliche Neugier.

Standort Österreich wird gestärkt

In Christian Doppler Labors wird anwendungsorientierte Grundlagenforschung auf hohem Niveau betrieben. Hervorragende Wissenschafterinnen und Wissenschafter kooperieren dort mit innovativen Unternehmen und leisten damit einen wesentlichen Beitrag zur Stärkung des Wissenschafts- und Wirtschaftsstandorts Österreich. Für die Förderung dieser Zusammenarbeit gilt die Christian Doppler Forschungsgesellschaft international als Best-Practice-Beispiel.

Die Finanzierung der CD-Labors erfolgt gemeinsam durch die öffentliche Hand und die beteiligten Unternehmen. Als öffentliche Fördergeber fungieren das Bundesministerium für Wirtschaft, Energie und Tourismus (BMWET) sowie die Österreichische Nationalstiftung für Forschung, Technologie und Entwicklung.

Dieser Artikel entstand im Rahmen einer Kooperation mit der Christian Doppler Forschungsgesellschaft (CDG).