Dank künstlicher Enzyme neue Wirkstoffe entdecken

Der ETH Pioneer Fellow Xavier Garrabou Pi hat eine neue Generation von künstlichen Enzymen entwickelt, die dabei helfen, wirksamere und selektivere Arzneimittel herzustellen.

Künstliche Enzyme
Mithilfe der künstlichen Enzyme von Prof. Donald Hilvert und seinen Mitarbeitenden an der ETH Zürich lassen sich auf einfache Weise komplexe Moleküle herstellen.

Xavier, warum sind Enzyme für die Pharmaindustrie wichtig?

Die Pharmaindustrie nutzt heute zunehmend Enzyme, um die Herstellung von Wirkstoffen zu optimieren. Enzyme sind im Vergleich zu chemischen Alternativen selektiver, leistungsfähiger und umweltfreundlicher, was kosteneffizientere Prozesse ermöglicht.

Darüber hinaus eröffnen Enzyme neue Möglichkeiten für die Entdeckung von Wirkstoffen. Die meisten Wirkstoffe werden aus chemischen Bausteinen zusammengesetzt. Enzyme spielen eine entscheidende Rolle bei der Herstellung einer bestimmten Klasse von Bausteinen, den sogenannten chiralen Verbindungen, die vermehrt zur Herstellung wirksamerer und spezifischerer Arzneimittel genutzt werden.

Welche Vorteile bietet die Nutzung künstlicher Enzyme?

Natürliche Enzyme sind grossartige Werkzeuge für Chemiker, haben aber einen begrenzten Anwendungsbereich. Mit künstlichen Enzymen können wir alle Vorzüge der Biokatalyse auf Reaktionen ausdehnen, die im realen Leben kaum oder gar nicht vorkommen. So können chirale Bausteine mit innovativen Strukturen und Funktionalitäten mit hoher Selektivität und Effizienz geschaffen werden.

Wie stellt Ihr künstliche Enzyme her?

Unsere künstlichen Enzyme werden in einem dreistufigen Verfahren hergestellt. Zuerst wird das Enzym für eine gewünschte Reaktion mithilfe komplexer Rechenprogramme entworfen. Anschliessend wird der daraus resultierende Katalysator mit einem iterativen experimentellen Verfahren verbessert, das die natürliche Evolution nachbildet. Zum Schluss passen wir die Eigenschaften des Enzyms an die besonderen Anforderungen einer Reaktion, z. B. ein bestimmtes Substrat, an. Mithilfe dieses Verfahrens haben wir vor Kurzem künstliche Enzyme zur Synthese chiraler tertiärer Alkohole hergestellt. Nun entwickeln wir das zum Patent angemeldete Verfahren weiter, um bahnbrechende Bibliotheken von chemischen Bausteinen zu erstellen. Für jede gewünschte Reaktion ein neues künstliches Enzym zu entwickeln, ist noch immer aufwändig, aber nicht immer notwendig. Wir haben vielseitige Enzyme entwickelt, die eine erstaunliche Bandbreite nützlicher Reaktionen katalysieren.

Was sind Eure Ziele für nächstes Jahr?

In den nächsten Monaten möchte ich ein Unternehmen gründen, Mitarbeiter finden und mit der Kommerzialisierung einer kleinen Bibliothek von Verbindungen beginnen. Ich gehe davon aus, dass unsere einzigartigen Moleküle das Interesse potenzieller Partner und Investoren wecken werden und wir unseren Katalog erweitern und kundenspezifische Molekülsammlungen entwickeln können. Darüber hinaus können wir unseren Kunden massgeschneiderte enzymatische Prozesse mit einzigartigen Fähigkeiten anbieten.

Xavier Garrabou Pi
Xavier Garrabou Pi ist Postdoc und Pioneer Fellow an der ETH Zürich.

Kontakt / Links:

Xavier Garrabou Pi, externe SeiteLinkedIn-Profil

Laboratory of Organic Chemistry Prof. Donald Hilvert

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