Die Aachener Bank e.G. unterstützt die wissenschaftliche Arbeit von GENAWIF e.V. in Form einer Spende an unseren Verein. Mit dieser Spende wird ein Beitrag dazu geleistet, unsere verschiedenen wissenschaftlichen Projekte, von denen auch die Region Aachen profitiert, fortzuführen und auszubauen. Wir bedanken uns herzlich bei der Aachener Bank und freuen uns, einen so renommierten Unterstützer aus der Region für unser Anliegen gefunden zu haben.

Die Gründung von GENAWIF ist eng mit der Geschichte des Instituts für Pflanzenphysiologie der RWTH Aachen verknüpft. Pflanzenphysiologie behandelt kurz gesagt, wie Pflanzen mit der Umwelt interagieren, und wie ihre Entwicklung von der Umwelt beeinflusst wird. Wenn man an die Umwelt denkt ist der erste Gedanke häufig, dass es sich hierbei um die Wetterverhältnisse und den Standort handelt, allerdings ist in dem Kontext der Pflanzenphysiologie auch die belebte Umwelt gemeint, also alle Lebewesen, die ebenso einen Einfluss auf die Pflanzen nehmen. Das sind neben Tieren, Insekten, und anderen Pflanzen vor allem auch Mikroorganismen.

Seit der Gründung des Instituts im Jahr 1974 lagen die Schwerpunkte auf den Forschungsthemen, wie Pflanzen auf Stress reagieren, sei es z.B. Hitze, Nährstoffmangel, oder Krankheitserreger, und wie sich dieser Stress auf die Gesundheit der Pflanze auswirkt. Auch wenn man sich dessen häufig nicht bewusst ist, profitieren wir Menschen stark von dieser Forschung, da wir durch diese Erkenntnisse in der Lage sind, Pflanzen eine optimale Versorgung zu bieten, um dadurch z.B. Ernteerträge zu sichern oder sogar neue lebensfeindliche Anbaugebiete zu erschließen.

Pflanzen haben selbst diverse Strategien entwickelt, um sich gegen unterschiedlichste äußere Einflüsse zu schützen. Hierbei ist insbesondere das Arsenal an biochemischen Wirkstoffen erstaunlich, welches sich im Lauf der Evolution entwickelt hat. Tatsächlich profitieren Menschen seit Jahrtausenden von diesen Stoffen und machen sich diese häufig zu Nutze, wie z.B. Salicylsäure, welches als Acetylsalicylsäure ein häufiger Bestandteil von Kopfschmerztabletten ist. Vor der Entwicklung moderner Medikamente konnten Menschen z.B. Weidenrinde kauen, wodurch man bereits weit vor der Entdeckung von Salicylsäure Zugang zu diesem natürlichen Schmerzmittel hatte und nutzen konnte. 

Es gibt eine neben der Weidenrinde sehr ähnliche Geschichte zu einer weiteren Pflanze, die seit Jahrtausenden von Menschen Verwendung findet. Zu dieser weltbekannten (Küchen)Pflanze und deren biochemischen Wirkstoffen entwickelte sich innerhalb der Pflanzenphysiologie eine eigene Arbeitsgruppe, nämlich die sogenannte Knoblauch-Gruppe. Diese Gruppe wurde von Professor Alan Slusarenko gegründet, der gleichzeitig Institutsleiter der Pflanzenphysiologie der RWTH Aachen von 1995 bis 2022 war.

Wie der Name vermuten lässt, drehte sich die Forschung um Knoblauch, genauer gesagt, um Allicin, einer antimikrobiellen Abwehrsubstanz des Knoblauchs. Im Prinzip kennt jeder Allicin, der schon mal frischen Knoblauch gepresst, angeschnitten, oder einfach roh gegessen hat, da der typische Geruch von verletztem Knoblauch auf dieser Verbindung beruht. Das besondere an der Schwefelverbindung Allicin ist seine starke antimikrobielle Aktivität gegen verschiedenste Bakterien und Pilze, was das Interesse von Professor Slusarenko an dieser Verbindung vor ca. 20 Jahren weckte. Damit war der Grundstein gelegt, dem Wirkmechanismus dieser Verbindung auf die Spur zu kommen.

Die ersten Arbeiten zu Allicin fanden noch mit gepresstem Knoblauchsaft statt, in welchem Allicin eine sehr aktive Verbindung darstellt. Hierzu kam ein handelsüblicher Entsafter zum Einsatz, um teilweise bis zu einem halben Liter Knoblauchsaft zu gewinnen. Ich erinnere mich noch gut, als wir für ein größeres Experiment 600 ml Knoblauchsaft vorbereitet hatten, mit drei Mitarbeitern für das Schälen und Zurechtschneiden der Knoblauchzehen und mit mir am Entsafter. Obwohl der Entsafter unter dem Abzug war, hat es dennoch im ganzen Raum gerochen. Natürlich breitet sich ein solcher Geruch auch gerne im gesamten Institut aus, und insbesondere an warmen Sommertagen hat das nicht gerade Freudensprünge bei einigen Kollegen ausgelöst. Knoblauchsaft enthält neben Allicin noch viele andere Verbindungen, allerdings konnten wir durch High Pressure Liquid Chromatography (HPLC) Analyse zeigen, dass Allicin den Hauptanteil im Saft ausmachte. Darüber hinaus hatten wir damals die Idee, dass dieser einfach herzustellende Saft eine kostengünstige Alternative im Vergleich zu kostenintensiven oder synthetischen Wirkstoffen sein könnte.

Mit diesem Knoblauchsaft wurden dann Experimente zum Wirkungsspektrum gemacht, also Untersuchungen zu der Frage, bei welchen Organismen eine antimikrobielle Wirkung beobachtet werden konnte. Da Allicin eine Abwehrsubstanz von Knoblauch ist, womit sich Knoblauch gegen Fraßfeinde und mikrobielle Krankheitserreger verteidigt, wurde zuerst das Spektrum gegen verschiedenste pflanzenpathogene Krankheitserreger untersucht. Darunter waren z.B. Botrytis cinerea (Auslöser der Grauschimmelfäule, z.B. beim Weinanbau), Phytophthora infestans (Auslöser der Kartoffelfäule) oder Magnaporthe grisea (Auslöser der Reisfäule), gegen die sich Allicin als effektiv erwies ¹.

Da der Knoblauchsaft allerdings auch andere Verbindungen enthält, wurde Allicin durch ein Extraktionsverfahren aus dem Knoblauchsaft zunächst angereichert, wobei der enthaltene Extrakt aber immer noch kein reines Allicin enthielt. Später wurden in der Arbeitsgruppe Verfahren für die chemische Synthese von Allicin etabliert, basierend auf dem Abbauprodukt Diallyldisulfid (DADS), welches zu Allicin zurück oxidiert werden kann. Diese Anstrengungen mündeten letztendlich in einem verbesserten Syntheseprotokoll, durch welches zugleich der genaue Reaktionsmechanismus entschlüsselt werden konnte. Durch verschiedenste analytische Verfahren wie HPLC, LC-MS (liquid chromatography coupled mass spectrometry) und ¹1H-NMR (nuclear magnetic resonance) Analyse wurde gezeigt, dass mit diesem Verfahren Reinheiten von mehr als 98% bei einer Allicin-Ausbeute von 91% erzielt werden können ². Man kann durchaus sagen, dass die Knoblauch-Gruppe durch dieses Know-How zu einem gefragten Versorger für Allicin für die unterschiedlichsten nationalen und internationalen Arbeitsgruppen wurde, die ebenfalls an Allicin forschen. 

Mit der Reinsubstanz Allicin wurden dann Untersuchungen zur Wirkungsweise durchgeführt, um die Frage zu beantworten, welcher Angriffsmechanismus Allicin zu einem so potenten Antibiotikum macht. Dazu wurden verschiedenste Organismen wie die Bäckerhefe Saccharomyces cerevisiae, ^3,4, Pseudomonaden ^5–7, Pflanzen ^8,9und Humanzellen ^6,10 der synthetisierten Reinsubstanz Allicin ausgesetzt, um durch genetische und protein-analytische Methoden herauszufinden, welche Abläufe innerhalb der Organismen durch das Allicin stattfinden. Andere Kooperationspartner erforschten die Wirkung von Allicin an Escherichia coli, Staphylococcus und Bacillus Bakterien durch Allicin oxidiert werden ^11–14.  In the course of this research, special techniques were developed, for example genetically constructed biosensors to monitor oxidative stress with living cells in real time ⁴oder die Verwendung ganzer Mutanten-Bibliotheken in sogenannten Screeningverfahren ¹⁵. Diese Untersuchungen führten letztendlich zu einem Arbeitsmodell zum Wirkmechanismus von Allicin, wie wir es heute (Stand 2021) kennen.

To make a long story short, allicin has various modes of action, the most important one, however, is its reactivity with free thiol groups, altering protein activities by adding so called allyl groups via oxidation. Normally, the cellular redox buffer glutathione would prevent oxidative damage, but it is targeted by allicin as well. It can be viewed as a kind of “redox toxin” in the cell. One can imagine this as a broad range attack on many different targets while simultaneously weakening the cellular defences, so that a cell can hardly defend itself against allicin.  This ultimately leads to cell death, even dose-dependently, in higher human cells and tissues ¹⁶. Durch die schiere Menge an Protein-Angriffszielen ist es für Zellen schwierig, sich gegen Allicin an so vielen verschiedenen Fronten gleichzeitig zu verteidigen. Diese oxidativen Schäden führen dann bei entsprechender Allicinkonzentration zum Tod der Mikroorganismen und höherer Zellen wie Pflanzen- und Humanzellen. Andere Antibiotika haben meist einen sehr engen und spezifischen Wirkmechanismus, bei dem nur eines oder wenige Ziele angegriffen werden, weshalb sich häufiger resistente Zellen gegen diese Antibiotika durch natürlich Selektion und Evolution entwickeln können.

Diese Grundlagenforschung zu Allicin mündete in den letzten Jahren in anwendungsorientierten Forschungsprojekten. Da Allicin riechbar ist, handelt es sich um eine flüchtige Verbindung, welche sich in der Luft verteilt. Um zu untersuchen, ob man Allicin über die Luft als Antibiotikum einsetzen könnte, wurde in Kooperation mit der Aerodynamik der RWTH Aachen ein Lungenmodell entwickelt, um dieses Modell mit Bakterien auszukleiden, die Wirkung von Allicin über die Luft genauer zu untersuchen und letztendlich die Wirksamkeit und Anwendbarkeit zu bestätigen ¹⁷. Gleichzeitig legten Untersuchungen mit humanen Zellkulturen nahe, dass Allicin ein potentielles Mittel zur Bekämpfung von Krebs sein könnte ^10,18. Erst kürzlich wurde eine Forschungsarbeit in Kooperation mit dem Institut für Virologie von der der Universitätsmedizin Berlin publiziert, die die Wirkung von Allicin auf SARS-CoV-2 infizierte Zellen näher untersucht hat. Hierbei konnte beobachtet werden, dass die Bildung viraler RNA, viraler Proteine und infektiöser viraler Partikel in infizierten Zellen durch Allicin vermindert werden konnte ¹⁹.

Zur Sicherheit sei an dieser Stelle erwähnt, dass von Selbsttherapieversuchen abgeraten wird, da Allicin in höheren Konzentrationen Gewebe-Verbrennungen verursacht und die effektive Wirkung von Allicin maßgeblich davon abhängt, dass es gezielt am Wirkort verabreicht werden kann, was z.B. ein aktuelles Forschungsthema rund um Allicin ist. Eine orale Einnahme von Allicin oder das Essen von Knoblauch führt nämlich nicht dazu, dass sich Allicin im Körper verteilt, da es z.B. im Magen bereits zu anderen Schwefelverbindungen reagiert.

Alle diese anwendungsorientierten Forschungszweige rund um Allicin sind vielversprechend, allerdings stand es bereits seit einigen Jahren fest, dass durch die Pensionierung von Professor Slusarenko und der damit verbundenen Auflösung der Knoblauchgruppe ein wichtiger Teil in der Forschungslandschaft verschwinden wird, da sich die nachfolgende Lehrstuhlleitung thematisch neu orientieren würde. Es brauchte also eine Möglichkeit, die Forschung auch nach dem Ausscheiden aus der Universität weiter fortzuführen, wodurch die Idee der Gründung eines Vereins geboren wurde, der sich mit Allicin, aber auch mit anderen Naturstoffen beschäftigen würde. Daher gründeten wir den Verein knapp zwei Jahre vor dem Ende der Knoblauch-Gruppe, um einen nahtlosen Übergang der Forschung mit dem Verein vorbereiten zu können.

Mit der Abschiedsfeier am 25.03.2022 fand also nicht nur ein Abschied von der Knoblauchgruppe und der RWTH Aachen statt, sondern gleichzeitig auch ein Neuanfang durch den Verein GENAWIF. Viele Themen und Arbeiten wurden in dieser Hintergrundgeschichte angerissen, die wir in Zukunft fortsetzen werden. Wir freuen uns bereits darauf, über die weiterlaufenden Arbeiten und auch über neue Themen und Projekte abseits vom Allicin zu berichten, allerdings nun nicht mehr als Knoblauch-Gruppe der RWTH Aachen, sondern als GENAWIF e. V.!

Referenzen

(1)          Curtis, H.; Noll, U.; Störmann, J.; Slusarenko, A. J. Broad-Spectrum Activity of the Volatile Phytoanticipin Allicin in Extracts of Garlic (Allium Sativum L.) against Plant Pathogenic Bacteria, Fungi and Oomycetes. Physiological and Molecular Plant Pathology 2004, 65 (2), 79–89. https://doi.org/10.1016/j.pmpp.2004.11.006.

(2)          Albrecht, F.; Leontiev, R.; Jacob, C.; Slusarenko, A. J. An Optimized Facile Procedure to Synthesize and Purify Allicin. Molecules 2017, 22 (5). https://doi.org/10.3390/molecules22050770.

(3)          Gruhlke, M. C. H.; Portz, D.; Stitz, M.; Anwar, A.; Schneider, T.; Jacob, C.; Schlaich, N. L.; Slusarenko, A. J. Allicin Disrupts the Cell’s Electrochemical Potential and Induces Apoptosis in Yeast. Free Rad. Biol. Med. 2010, 49 (12), 1916–1924. https://doi.org/10.1016/j.freeradbiomed.2010.09.019.

(4)          Gruhlke, M. C. H.; Schlembach, I.; Leontiev, R.; Uebachs, A.; Gollwitzer, P. U. G.; Weiss, A.; Delaunay, A.; Toledano, M.; Slusarenko, A. J. Yap1p, the Central Regulator of the S. Cerevisiae Oxidative Stress Response, Is Activated by Allicin, a Natural Oxidant and Defence Substance of Garlic. Free Rad. Biol. Med. 2017, 108, 793–802. https://doi.org/10.1016/j.freeradbiomed.2017.05.004.

(5)          Borlinghaus, J.; Bolger, A.; Schier, C.; Vogel, A.; Usadel, B.; Gruhlke, M. C.; Slusarenko, A. J. Genetic and Molecular Characterization of Multicomponent Resistance of Pseudomonas against Allicin. Life Sci. Alliance 2020, 3 (5), e202000670. https://doi.org/10.26508/lsa.202000670.

(6)          Reiter, J.; Levina, N.; van der Linden, M.; Gruhlke, M.; Martin, C.; Slusarenko, A. J. Diallylthiosulfinate (Allicin), a Volatile Antimicrobial from Garlic (Allium Sativum), Kills Human Lung Pathogenic Bacteria, Including MDR Strains, as a Vapor. Molecules 2017, 22 (10), 1711. https://doi.org/10.3390/molecules22101711.

(7)          Reiter, J.; Hübbers, A. M.; Albrecht, F.; Leichert, L. I. O.; Slusarenko, A. J. Allicin, a Natural Antimicrobial Defence Substance from Garlic, Inhibits DNA Gyrase Activity in Bacteria. International Journal of Medical Microbiology 2020, 310 (1), 151359. https://doi.org/10.1016/j.ijmm.2019.151359.

(8)          Borlinghaus, J.; Albrecht, F.; Gruhlke, M. C. H.; Nwachukwu, I. D.; Slusarenko, A. J. Allicin: Chemistry and Biological Properties. Molecules 2014, 19 (8), 12591–12618. https://doi.org/10.3390/molecules190812591.

(9)          Leontiev, R.; Hohaus, N.; Jacob, C.; Gruhlke, M. C. H.; Slusarenko, A. J. A Comparison of the Antibacterial and Antifungal Activities of Thiosulfinate Analogues of Allicin. Sci. Rep. 2018, 8 (1), 6763–6763. https://doi.org/10.1038/s41598-018-25154-9.

(10)        Gruhlke, M. C. H.; Antelmann, H.; Bernhardt, J.; Kloubert, V.; Rink, L.; Slusarenko, A. J. The Human Allicin-Proteome: S-Thioallylation of Proteins by the Garlic Defence Substance Allicin and Its Biological Effects. Free Radical Biology and Medicine 2019, 131, 144–153. https://doi.org/10.1016/j.freeradbiomed.2018.11.022.

(11)        Chi, B. K.; Huyen, N. T. T.; Loi, V. V.; Gruhlke, M. C. H.; Schaffer, M.; Mäder, U.; Maaß, S.; Becher, D.; Bernhardt, J.; Arbach, M.; Hamilton, C. J.; Slusarenko, A. J.; Antelmann, H. The Disulfide Stress Response and Protein S-Thioallylation Caused by Allicin and Diallyl Polysulfanes in Bacillus Subtilis as Revealed by Transcriptomics and Proteomics. Antioxidants (Basel) 2019, 8 (12), 605. https://doi.org/10.3390/antiox8120605.

(12)        Loi, V. V.; Huyen, N. T. T.; Busche, T.; Tung, Q. N.; Gruhlke, M. C. H.; Kalinowski, J.; Bernhardt, J.; Slusarenko, A. J.; Antelmann, H. Staphylococcus Aureus Responds to Allicin by Global S-Thioallylation – Role of the Brx/BSH/YpdA Pathway and the Disulfide Reductase MerA to Overcome Allicin Stress. Free Rad. Biol. Med. 2019, 139, 55–69. https://doi.org/10.1016/j.freeradbiomed.2019.05.018.

(13)        Müller, A.; Eller, J.; Albrecht, F.; Prochnow, P.; Kuhlmann, K.; Bandow, J. E.; Slusarenko, A. J.; Leichert, L. I. O. Allicin Induces Thiol Stress in Bacteria through S-Allylmercapto Modification of  Protein Cysteines. J. Biol. Chem. 2016, 291 (22), 11477–11490. https://doi.org/10.1074/jbc.M115.702308.

(14)        Wüllner, D.; Haupt, A.; Prochnow, P.; Leontiev, R.; Slusarenko, A. J.; Bandow, J. E. Interspecies Comparison of the Bacterial Response to Allicin Reveals Species-Specific Defense Strategies. PROTEOMICS 2019, 19 (24), 1900064. https://doi.org/10.1002/pmic.201900064.

(15)        Leontiev, R.; Slusarenko, A. J. Finding the Starting Point for Mode-of-Action Studies of Novel Selenium Compounds: Yeast as a Genetic Toolkit. Current Organic Synthesis 2017, 14 (8), 1102–1108. https://doi.org/10.2174/1570179414666170525112446.

(16)        Borlinghaus, J.; Foerster (née Reiter), J.; Kappler, U.; Antelmann, H.; Noll, U.; Gruhlke, M. C. H.; Slusarenko, A. J. Allicin, the Odor of Freshly Crushed Garlic: A Review of Recent Progress in Understanding Allicin’s Effects on Cells. Molecules 2021, 26 (6). https://doi.org/10.3390/molecules26061505.

(17)        Reiter, J.; Borlinghaus, J.; Dörner, P.; Schröder, W.; Gruhlke, M. C. H.; Klaas, M.; Slusarenko, A. J. Investigation of the Deposition Behaviour and Antibacterial Effectivity of Allicin Aerosols and Vapour Using a Lung Model. Exp Ther Med 2020, 19 (2), 1541–1549. https://doi.org/10.3892/etm.2019.8387.

(18)        Schultz, C. R.; Gruhlke, M. C. H.; Slusarenko, A. J.; Bachmann, A. S. Allicin, a Potent New Ornithine Decarboxylase Inhibitor in Neuroblastoma Cells. J. Nat. Prod. 2020. https://doi.org/10.1021/acs.jnatprod.0c00613.

(19)        Mösbauer, K.; Fritsch, V. N.; Adrian, L.; Bernhardt, J.; Gruhlke, M. C. H.; Slusarenko, A. J.; Niemeyer, D.; Antelmann, H. The Effect of Allicin on the Proteome of SARS-CoV-2 Infected Calu-3 Cells. Front Microbiol 2021, 12, 746795. https://doi.org/10.3389/fmicb.2021.746795.

Jan Borlinghaus, 27.04.2022

Im Sommersemester 2022 findet unter dem Namen „Symbiotecture“ an der Fakultät für Architektur der RWTH Aachen ein Kurs für Studierende statt mit dem Ziel, Pflanzen in Innenräumen sowohl für Gebäudeparameter wie CO2 Gehalt oder Luftfeuchte als auch für die Nutzung der Pflanzen als Biomasse nutzbar zu machen. GENAWIF e.V. wird diese Veranstaltung durch seine Expertise im Bereich der Pflanzenbiologie unterstützen und die Projekte der Studierenden mit begleiten.

Weitere Informationen gibt es hier: https://gbt.arch.rwth-aachen.de/cms/GBT/Studium/Master/~steli/WF-STEG-Symbiotecture/

GENAWIF e.V. ist noch recht jung, dennoch war es uns wichtig, durch ein eigenes Labor auch die Möglichkeit zu haben, selbst unserer Forschung nachzugehen, da es sehr praktisch ist, Ideen einfach direkt und unkompliziert zu testen. Aber was könnten wir tun, wenn uns für eine Analytik ein Spezialgerät fehlt, was nicht zum Laborstandard gehört? Im Falle von Massen-Spektrometrie-Verfahren ist es in keinem Fall kosteneffizient, ein Gerät nur wegen einiger weniger Tests zu kaufen. Vor dieser Frage stehen wahrscheinlich auch viele Start-Ups im biotechnologischen oder medizinischen Bereich, denn oft fehlt es gerade am Anfang an Kapital, da dieses oft erst durch einen proof-of-principle eingeworben werden kann. Auf der anderen Seite braucht es allerdings Kapital, um einen proof-of-principle zu erbringen – es erinnert also an die „Henne und das Ei-Problematik“. Obwohl es unserem Verein für unsere aktuellen Projekte zum Glück nicht an Laborinfrastruktur fehlt, wollten wir uns auf diese Eventualität vorzubereiten, und haben dafür an einer Informationsveranstaltung teilgenommen, die genau dieses Thema behandelt.

Die Veranstaltung lief am 3. März 2022 digital unter dem Titel Start-ups und wissenschaftliche Einrichtungen durch den Zugang zu Laborgeräten und FuE-Kapazitäten fördern! “Kick-off des Clustermarket Marketplaces in der Metropole Ruhr!“ und wurde getragen von der Ruhruniversität Bochum (RUB) und dem Gastgeber Oliver Bohnkamp, Vorstandsvorsitzender des BioIndustry e. V. (https://www.bioindustry.de/), und Teil des Kompetenzzentrums für biologische Sicherheit, Biosecurity (https://www.bio-security.de/). Zentrales Thema war das Projekt KLIC.RUHR – Kompetenzverbund Lifesciences.Ruhr, welches das oben genannte Problem der Zugänglichkeit teurer Geräte adressiert. Hierbei gibt es zwei Aspekte, die das Projekt umfasst.

Der erste Aspekt ist die Schaffung eines Verbundes von Forschungseinrichtungen, um dadurch eine gemeinsame Infrastruktur an (speziellen) Laborgeräten und Laborräumen zu schaffen, auf die innerhalb (und außerhalb) des Verbundes zugegriffen werden kann. Zum Beispiel waren die Technologiezentren von Bochum, Witten, Dortmund und Bönen der erste Teil eines solchen Netzwerks, um Start-Ups, Wissenschaftlern und wissenschaftlichen Institutionen Zugang zu allgemeiner und spezieller wissenschaftlicher Infrastruktur zu ermöglichen.

Der zweite Aspekt behandelt das Software-basierte Management dieser gemeinsamen Infrastruktur, also eine Auflistung der Infrastruktur (Geräte, Labore, Dienstleistung) und deren Auslastung. Dieser Aspekt wurde von Tobias Wingbermühle, einem der Gründer von Clustermarket (https://clustermarket.com/), vorgestellt. Interessant hierbei ist die Geschichte, wie sich das Ganze von einer internen Managementlösung zu einer internen und externen Vertriebsplattform entwickelt hat. Während der Erstnutzung ging es vor allem darum, Geräteauslastung und Nutzungsverhalten zu analysieren, und Daten zu den Geräten wie z.B. Instandsetzungen oder Eichdaten in einer Datenbank zu sammeln und für die betreffenden Nutzer zugänglich zu machen. Hierdurch entsteht dann ein Überblick, ob ein Gerät voll ausgelastet ist, oder ob es ungenutzte Kapazitäten für ein Gerät gibt. Diese Daten sind aus zweierlei Hinsicht interessant: ist ein Gerät voll ausgelastet, kann der entsprechende Datensatz z.B. dazu herangezogen werden, für die Anschaffung eines weiteren Gerätes in einem Förderantrag zu argumentieren. Ist ein Gerät hingegen nicht voll ausgelastet, kann darüber nachgedacht werden, das Gerät Nutzern von außerhalb zur Verfügung zu stellen, wodurch durch den Verleih (oder dem Angebot einer Dienstleistung) zusätzlich etwas Geld generiert werden kann.

Wenn Universitäten Geräte zur Nutzung anbieten, die aus öffentlichen Geldern finanziert wurden, muss allerdings im Vorhinein geklärt werden, ob dies auch erlaubt ist und nicht zu Problemen führt. Der Hintergrund ist hierbei, dass es sich ansonsten um eine staatliche Subventionierung eines Geräteverleihs handeln könnte, was privatwirtschaftliche Anbieter benachteiligen würde, deren Geräte oder Dienstleistungen nicht öffentlich gefördert wurden. Allerdings hat das Pilotprojekt laut Tobias Wingbehrmühle gezeigt, dass es für Universitäten durchaus möglich ist, Geräte, die z.B. aus einer DFG-Förderung hervorgegangen sind, auf Clustermarket zum Gebrauch anbieten zu können. Interessierte hätten daher die Möglichkeit, von den bisher gemachten Erfahrungen von Universitäten mit Clustermarket zu profitieren, indem auf Anfrage Hilfestellung bei der Kostenkalkulation eigener Angebote sowie der Abrechnung geleistet wird. Letztlich kann der Service von Clustermarket durch den Hintergrund, dass es sich um ein EU- und EFRE gefördertes Projekt handelt, kostenlos angeboten werden.

Zu der vorgestellten Plattform gab es viele interessante Rückfragen von Universitätsmitarbeitern oder Start-Ups, die bei der Veranstaltung vertreten waren, z.B. wie die Abrechnung läuft (Antwort: entweder durch Clustermarket oder vom Anbieter selbst) oder wie es mit Datenschutz aussieht (Antwort: die Server stehen in der EU in Deutschland und Frankreich mit Datenschutz nach EU-Recht). Ein Start-Up war explizit daran interessiert, wie es mit der Vertraulichkeit aussieht, z.B. wenn ein Gerät in einem Labor zur Nutzung angeboten wird, aber in dem Labor Prototypen stehen, die nicht für die Öffentlichkeit bestimmt sind. In diesem Fall sei es das einfachste, das Gerät einfach als Dienstleistung anzubieten, sodass das Start-Up die Proben zugeschickt bekommt und das Gerät selbst zur Analyse benutzt. Darüber hinaus enthielten die AGBs von Clustermarket Standard NDAs.

Eine weitere durchaus wichtige Frage drehte sich um die Haftung: was passiert, wenn ein zur Nutzung angebotenes Gerät durch einen externen Nutzer beschädigt wird? Und muss ein Anbieter haften, wenn ein Gerät falsch geeicht oder defekt ist und falsche Daten liefert? Im ersten Fall (Geräteschaden) würden die meisten Universitäten dies über ihre Haftpflichtversicherung regeln. Im zweiten Fall (fehlerhaft erzeugte Daten) wäre dies im Falle von universitären Anbietern meist über separate Nutzungs- oder Auftragsforschungsverträge geregelt, in denen hierfür die Haftung ausgeschlossen wird.

Welches Fazit ziehen wir für unseren Verein hieraus? Für uns ist es sehr nützlich zu wissen, dass es ein solches Angebot gibt, da die Wahrscheinlichkeit ziemlich groß ist, dass wir auf eine spezielle Analytik oder ein spezielles Gerät angewiesen sein könnten, über die unser Verein selbst nicht verfügt. Da die Nutzung dieses Marktplatzes kostenlos ist, wäre die Hürde, sich hier nach der entsprechenden Dienstleistung umzusehen, gering. Auf der anderen Seite ist es durchaus vorstellbar, dass unser Verein in Zukunft selbst Dienstleistungen anbietet, wofür eine solche Plattform nützlich sein wird. Da clustermarket ein länderübergreifendes Angebot ist, wäre unser Vereinssitz in Aachen z.B. auch praktisch, die Plattform für nahe Nachbarn wie Frankreich, Belgien oder die Niederlande zu nutzen. Letztlich muss erwähnt werden, dass unser Verein selbst noch keine Erfahrung mit Clustermarket gemacht hat. Wir finden das Wissen darüber, dass es eine solche Möglichkeit gibt, allerdings recht sinnvoll, und wollten es daher teilen für diejenigen, die vielleicht genau nach einer solchen Möglichkeit suchen.

Jan Borlinghaus, 17.03.2022

Am 27. Januar^. 2022 haben wir am Branchentreff für Getränke und Lebensmittelwirtschaft teilgenommen, welches von der Wirtschaftsförderung Mönchengladbach (WFMG) organisiert wurde (https://www.wfmg.de/). Stark vereinfacht ist die WFMG eine GmbH, deren oberstes Ziel es ist, in der Region Mönchengladbach und Umgebung Arbeitsplätze zu sichern oder neu zu schaffen, indem sie neue Produkt- oder Gründungsideen in ihrer Entstehung unterstützt, z.B. durch Vernetzung geeigneter Partner oder durch Hilfestellung für die Akquise von Kapitalgebern.

Für GENAWIF war die Veranstaltung aufgrund des Fokus auf Getränke und Lebensmittel interessant, da Naturstoffe zentrale Bestandteile dieser Produkte sind. Eine gute Gelegenheit für diejenigen, die in der Branche innovativ tätig werden wollen, stellt sicherlich die SMART Food Factory dar, welche von Frau Martina Sokolowski und Frau Imke Weishaupt von der TH OWL vorgestellt wurde. Hierbei handelt es sich um eine Art Forschungsfabrik rund um die Digitalisierung in der Lebensmittelproduktion. Für Innovatoren im Lebensmittelbereich ist es einen Blick Wert, da es hier Experimentierflächen geben wird, um z.B. Demonstratoren oder Prozesse für neue Lebensmittelprodukte zu testen oder zu entwerfen.

Wir haben auch einiges aktuelles zum Thema alternativer Inhaltsstoffe in Lebensmitteln erfahren. Z.B. wurden in einem Vortrag von Professor Sabine Kühn von der Hochschule Niederrhein aus dem Fachbereich Oecotrophologie verschiedene neue Lebensmittel mit alternativen Proteinquellen vorgestellt, die z.B. auf Kichererbsen oder Insekten basieren. Zudem beschäftigt sich die Oecotrophologie auch mit den notwendigen Sinneseindrücken, die neue Lebensmittel mitbringen müssen, um für Verbraucher attraktiv und schmackhaft zu sein, wie z.B. Farbe, Haptik oder Geschmack.

Kurzum war der Branchentreff, obwohl er Corona-bedingt online stattfinden musste, ein gutes Networking Event, bei dem durch rege Diskussion der Teilnehmer nach den Vorträgen bereits Kooperationsmöglichkeiten ausgelotet wurden.

Den Tipp zu dieser Veranstaltung, für die man sich einfach kostenlos anmelden konnte, haben wir übrigens von einem News-Artikel der Homepage vom FOODHUB NRW.

Jan Borlinghaus, 10.02.2022

Der Klimawandel ist eine der zentralen Herausforderungen unserer Zeit. Insbesondere lange Trockenheitsperioden werden in Zukunft den landwirtschaftlichen Ertrag langfristig negativ beeinträchtigen. Mit freundlicher Unterstützung der Landgard-Stiftung arbeiten wir an einer Möglichkeit, mit Hilfe eines Naturstoffs die Stresstoleranz von Pflanzen, beispielsweise gegenüber Trockenstress, durch eine epigenetische Beeinflussung zu erhöhen. Dieses absolut innovative und wegweisende Projekt wird GENAWIF auch weiter ausbauen. Wir danken der Landgard Stiftung für die Unterstützung des Projektes!

In meiner Funktion als Wissenschaftler der RWTH Aachen habe ich an der zweiten Bio Natural Konferenz (https://bionaturalconference.com/) teilgenommen, die sich mit vielfältigen Themen rund um Naturstoffe beschäftigt hat. Auf der Konferenz hielt ich einen Vortrag zu den Arbeiten von Dr. Jana Foerster (neé Reiter), welche an der RWTH Aachen zu dem Thema Allicin aus Knoblauch als natürliches Antibiotikum promoviert und publiziert hat. ¹. Über den Beitrag an dieser Tagung zu dem Thema Allicin gibt es noch einen separaten Artikel, der die antibiotischen Eigenschaften von Allicin, welches für den typischen Geruch von frisch angeschnittenem Knoblauch verantwortlich ist, im Detail betrachtet.

Die Tagung selbst fand aufgrund der derzeitigen Covid-Pandemie nicht wie ursprünglich geplant in Portugal, sondern digital am 18. und 19.^. November 2021 statt. Thematisch wurden verschiedenste Themen behandelt, wie z.B. Naturstoffe in der Anwendung als Medikament, Naturstoffchemie, Bioaktivität, Naturstoffe in Lebensmitteln und Kosmetik sowie Naturstoffe von marinen Organismen. Für interessierte Leser steht ein Abstract-Book online in englischer Sprache zur Verfügung, welches einen Überblick über die verschiedenen Themen und Vortragenden gibt (https://bionaturalconference.com/pdfs/BioNaturals-2021_AbstractBook.pdf).

Ich möchte an dieser Stelle die Gelegenheit nutzen, ein persönliches Highlight vorzustellen, was mir zugleich einfach aber genial erschien. Frau Deniz Tasdemir vom GEOMAR Zentrum für Ozeanforschung in Kiel (https://www.geomar.de/) behandelte in ihrem Vortrag das Thema von „mikrobieller dunkler Materie“ und inaktiven Genclustern. Kurz gefasst ist die mikrobielle dunkle Materie an das Konzept von Dunkler Materie in der Astrophysik angelegt. In der Astrophysik handelt es sich um eine hypothetische Form von Materie, die bisher nicht greifbar und dadurch auch nicht direkt untersuchbar ist. Die Analogie im mikrobiellen Kontext ist hierbei, dass wir nur 1-2% aller Bakterien im Labor kultivieren können, wodurch wir Naturstoffe der restlichen 98-99% der Bakterien nicht durch Laborkultivierung anreichern und untersuchen können. Aber selbst, wenn wir Bakterien oder Pilze im Labor züchten können, heißt das noch lange nicht, dass sie auch alle Naturstoffe bilden, zu denen sie theoretisch in der Lage wären, da entsprechende genetische Synthesecluster nicht per se dauerhaft aktiv sind, sondern nur unter bestimmten Bedingungen aktiviert werden. Syntheseprozesse bedeuten immer eine Investition von Ressourcen für eine lebende Zelle, was bedeutet, dass Ressourcen, die normalerweise in Wachstum und Vermehrung investiert werden könnten, für solche Synthesen abgezweigt würden. Ohne einen Vorteil dieser Investition würde der Organismus an Fitness gegenüber anderen Organismen einbüßen, die mehr Ressourcen in Wachstum und Vermehrung investieren können. Da Wachstum und Vermehrung das Rennen um den ersten Platz der mikrobiellen Nahrungskette bestimmen können, werden bestimmte Syntheseprozesse also nur im Bedarfsfall aktiviert. Ein solcher Bedarf liegt z.B. vor, wenn Mikroorganismen durch die Synthese bestimmter Stoffe die Abwehr eines Wirts unterdrücken, um diesen zu infizieren, oder um sich gegen andere Mikroorganismen in dem Kampf um Lebensraum und Nährstoffe zu behaupten.  

Die Idee war also, Mikroorganismen nicht wie gewöhnlich in Reinkultur zu kultivieren (sogenannte axenische Kultur), sondern zusammen mit einem anderen Organismus. Sobald beide Organismen aufeinandertreffen würden, erwarteten die Forscher, dass neue Stoffe synthetisiert würden, um den jeweils anderen Konkurrenten zu bekämpfen. Diese „Gladiatorenspiele“ waren in der Tat erfolgreich, sodass neue Stoffe von den Mikroorganismen synthetisiert und charakterisiert werden konnten.

In einer der vorgestellten Arbeiten ließ man z.B. einen marinen Pilz gegen terrestrische pflanzliche Krankheitserreger, die Bakterien Pseudomonas syringae, Ralstonia solanacearumsowie gegen die Pilze Magnaporthe oryzae und Botrytis cinerea ². Die Idee war, dass sich diese Krankheitserreger aufgrund ihrer invasiven Lebensweise gegen pflanzliche Wirte in einer anderen Konkurrenzsituation ähnlich aggressiv verhalten könnten, um dadurch eine Reaktion bei den marinen Pilzen zu provozieren. Schlussendlich konnten durch diese Konkurrenzsituation neue Substanzen bei den marinen Pilzen entdeckt werden, die der Pilz in Reinkultur, also ohne Konkurrenten, nicht gebildet hat.

Neben diesem Beitrag gab es noch weitere interessante Themen aus unterschiedlichsten Gebieten, wodurch es lebendige Diskussionen und Anregungen durch die Teilnehmer gab, was die Tagung trotz eines online-Formats insgesamt erfolgreich gemacht hat.

Referenzen 

1 Reiter, J., Hübbers, A.M., Albrecht, F., Leichert, L.I.O., and Slusarenko, A.J. (2020). Allicin, a natural antimicrobial defense substance from garlic, inhibits DNA gyrase activity in bacteria. Int. J. Med. Microbiol. 310, 151359. 

2 Oppong-Danquah, E., Parrot, D., Blümel, M., Labes, A., and Tasdemir, D. (2018). Molecular Networking-Based Metabolome and Bioactivity Analyses of Marine-Adapted Fungi Co-cultivated With Phytopathogens. Front. Microbiol. 9. 

Jan Borlinghaus, 06.12.2021

Um unseren Verein auch online einem größeren Publikum vorzustellen haben wir Kontakt mit Frau Elena Reinders von der Stadt Aachen aufgenommen. Sie fand unseren Verein so interessant, dass sie vorschlug einen Artikel im online Magazin „FUTURE LAB AACHEN“ zu veröffentlichen. Future Lab porträtiert Wissenschaftler, erklärt Forschungsprojekte, stellt hiesige Erfindungen vor, zeigt die neue Campus-Architektur und fragt Aachener*innen nach ihren Berührungspunkten mit Zukunftstechnologien. In unserem Beitrag zeigen wir euch welche wissenschaftliche Relevanz Knoblauch tatsächlich hat.
Den ganzen Artikel findet ihr auf Future Lab.
Viel Spaß beim Durchlesen!

Im Oktober 2020 haben wir unsere Zusammenarbeit mit BIOBoosteRR begonnen, die zunächst bis Juni 2021 geplant war. Wir möchten die Gelegenheit nutzen, auf diese gemeinsame Zeit zurück zu blicken. Um das Ganze in einen Kontext zu setzen, braucht es noch etwas Hintergrund, was BIOBoosteRR eigentlich ist. Ganz grob gesagt handelt es sich hierbei um ein Accelerator-Programm, das durch Beratung Innovationen aus der Forschung in eine wirtschaftliche Anwendung bringt (https://www.biooekonomierevier.de/gruenden_mit_bioboostrr). Das Programm ist eine Kooperation zwischen der vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Strukturwandelinitiative BioökonomieREVIER, welche vom Forschungszentrum Jülich aus koordiniert wird, und der Kölner Unternehmensberatung compreneur GmbH (https://compreneur.de/). Die Strukturwandelinitiative verfolgt im Kontext der Beendigung der Braunkohleförderung im Rheinischen Revier das Ziel, eine Modellregion für nachhaltige Bioökonomie zu entwickeln. In einer nachhaltigen Bioökonomie werden biobasierte Rohstoffe, wie z.B. pflanzliche oder tierische Reststoffe, wirtschaftlich verwertet und in ein kreislauforientiertes Wirtschaftssystem eingeführt. Der wirtschaftliche Wandel in der Braunkohleregion bietet daher die Chance, durch neue Geschäftsmodelle und Innovationen solche alternativen Wirtschaftsformen mit neuen Arbeitsplätzen zu schaffen, was durch Programme wie z.B. BIOBoosteRR unterstützend vorangetrieben wird.

Aufmerksam wurden wir auf BIOBoosteRR durch einen Besuch im Forschungszentrum Jülich (https://www.fz-juelich.de/portal/DE/Home/home_node.html, FZJ) im Sommer 2020, wo wir uns unter anderem mit Prof. Ulrich Schurr und mit Dr. Christian Klar (Institut Pflanzenwissenschaften IBG-2), den Initiatoren der Koordinierungsstelle BioökonomieREVIER, austauschen konnten. Wir haben bei dieser Gelegenheit GENAWIF e.V. vorgestellt - und gemeinsam über Ideen für die Weiterentwicklung von GENAWIF diskutiert. Hierbei erfuhren wir dann von BIOBoosteRR.

Im Herbst 2020 hatten wir dann das erste telefonische Gespräch mit dem Betriebswirt Ingmar Stock und dem Biologen Niklas Hielscher aus dem BIOBoosteRR-Programm, um gemeinsam auszuloten, wie der Booster GENAWIF e.V. unter die Arme greifen könnte. Die Konstellation von betriebswirtschaftlicher und naturwissenschaftlicher Expertise war für uns natürlich optimal. Nachdem wir uns auf die Rahmenbedingungen geeinigt hatten, wie eine Zusammenarbeit aussehen könnte, haben wir uns zweimal im Monat getroffen, um einen Plan für die kurz-, mittel- und langfristige Entwicklung des Vereins abzustecken, und welche Arbeiten zum Erreichen der verschiedenen Ziele umgesetzt werden müssten. Hierrunter fielen z.B. selbstgesteckte Ziele wie eigene digitale Events, ein Konzept zur Finanzierung und Durchführung unserer Forschungsideen, und natürlich auch Mittel und Wege, GENAWIF e.V. auf wirtschaftlich unabhängige Beine zu stellen.

Die regelmäßigen Treffen haben einen wichtigen und sehr hilfreichen Aspekt von BIOboosteRR ausgemacht, denn wir wollten zu diesen Treffen natürlich stets neue Erfolge und Entwicklungen vorweisen. Ein passender Vergleich wäre wahrscheinlich, dass man sich selbst vornehmen kann, regelmäßig joggen zu gehen, aber wenn man zum Joggen mit einem Partner verabredet ist, dann ist die Motivation zum Joggen viel größer aufgrund der Mitverantwortung, die man für den jeweils anderen trägt.

Ein weiterer wichtiger Aspekt war der Vernetzungscharakter. Unser Verein ist durch Natur- und Wirkstoffe thematisch breit gefächert, was zu vielen verschiedenen Anknüpfungspunkten mit der freien Wirtschaft oder mit der akademischen Forschung führt. BIOBoosteRR konnte durch sein Netzwerk stets potentielle Partner aus der Wirtschaft oder der Akademie für unsere Ideen oder laufenden Projekte vorschlagen und bot sich gleichzeitig als Vermittler zur Kontaktaufnahme an. Auf der anderen Seite waren wir sehr glücklich, selbst neue Kontaktmöglichkeiten und Erfahrungen zu vermitteln, wie z.B. zu dem Co-Working Space LabAix in Aachen, dem FutureLab Aachen oder zu der Zusammenarbeit mit der Redaktion von Quarks & Co.

Weiterhin haben wir auch viel aus betriebswirtschaftlicher Sicht gelernt, z.B. als wir zusammen mit BIOBoosteRR Business-Modelle für den Verein oder für spezifische Geschäftskonzepte des Vereins entwickelt haben. Natürlich sind wir als Gemeinnütziger Verein, der nicht gewinnorientiert agiert, kein klassisches Start-Up, dennoch gibt es wirtschaftliche Aspekte, die der Verein berücksichtigen muss, wenn es um die Entwicklung finanzieller Unabhängigkeit geht.

Für die anregenden Gespräche in einer vertrauensvollen Arbeitsatmosphäre und für die professionelle Beratung, die wir zum jetzigen Zeitpunkt seit mittlerweile acht Monaten genießen dürfen, möchten wir uns bei BIOBoosteRR bedanken, und insbesondere bei Ingmar Stock, Niklas Hielscher und Carlotta Muhle, welche zwischendurch die Nachfolge von Niklas angetreten hat. Umso mehr hat es uns gefreut, dass BioBoosteRR über den Juni 2021 hinaus bis zum Ende des Jahres 2021 verlängert wurde, und wir dadurch unseren gemeinsamen Weg noch ein Stückchen länger zusammen bestreiten konnten.

Jan Borlinghaus, 01.07.2021