Entwicklung eines ganzheitlichen Systems zur Herstellung und Optimierung pflanzlicher Zellkulturen

Bei der Produktion von Pflanzeninhaltsstoffen fur die Pharma-, Kosmetik- und Chemieindustrie stellen pflanzliche Zellkulturen eine lukrative Alternative zu herkömmlich angebauten Pflanzen dar. Die Herstellung von pflanzlichen Zellkulturen erfolgt schrittweise aus Pflanzengewebe, wie Wurzeln, Blatter oder Fruchte zu einem sog. Kallus, der aus undifferenzierten, totipotenten Zellen besteht. AnschlieBend werden diese Zellen in ein Kulturmedium uberfuhrt. Dort wachsen die Zellen in Suspension und werden zur Herstellung des gewunschten Produktes (Biomasse oder Wirkstoff) in Schuttelkolben oder Bioreaktoren eingesetzt. Haufig kann die Produktivitat dieser Suspensionskulturen durch Optimierung der Medienzusammensetzung oder physikalischer Kulturbedingungen weiter gesteigert werden. Allerdings ist die konventionelle Herangehensweise zur Produktionsoptimierung sehr ineffizient, da bei der Auswahl von Kultivierungsbedingungen synergistische Effekte von Medienkomponenten und Umweltfaktoren (Temperatur, Licht) außer Acht gelassen und überwiegend nur einzelne Kultivierungsparameter untersucht werden.

Ziel von LEDitGrow ist es die Entwicklung von bioprozesskompatiblen pflanzlichen Zellkulturen in Bezug auf Effizienz und Ausbeute zu verbessern. Dabei sollen modulare Technologieplattformen für Pflanzenzellkulturen entwickelt und validiert werden, welche die individuellen Bedürfnisse bei der Kultivierung von Kallus- und Suspensionskulturen unter LED-Licht berücksichtigen. Die im Projekt entwickelte Kultivierungs-Screening-Plattform soil mit Hilfe von DoE -basierende Versuchsplanungen eingesetzt werden, um gezielt pflanzliche Zellkulturen durch die Erfassung von synergistischen Effekten der verschiedenen Medienzusammensetzungen und physikalischen Kultivierungsparameter auf Biomasse und Produktion von sekundären Pflanzeninhaltsstoffe zu optimieren. Die im Laufe des Projektes gewonnen Erkenntnisse und entwickelten Module sollen nach Projektende im Rahmen der ROI-Phase genutzt werden, um das Einsatzgebiet auf weitere Pflanzenzellkulturen zu erweitern und die Produktion von sekundaren Pflanzeninhaltsstoffe zu steigern.