Biotechnologie: Die Proteine der Zukunft

Proteine sind die Bausteine des Lebens. Sie sind Bestandteil der Zellen und regeln als Enzyme alle lebensnotwendigen Funktionen. „Alles, was interessant ist, passiert durch und mit Proteinen“, sagt Florian Praetorius. „Proteine zu manipulieren und zu konstruieren, finde ich wahnsinnig faszinierend.“ Denn damit lassen sich alle anderen Funktionen beeinflussen, so der Biochemiker, der am Institute of Science and Technology Austria (ISTA) in Klosterneuburg forscht.

Außerdem findet Praetorius Proteine als Material interessant: „Werden Proteine gewissermaßen ,zweckentfremdet‘, so können komplett neue Materialien gebaut werden.“

Die Hälfte seiner Arbeitszeit verbringt Praetorius vor dem Computer, die andere im Labor. Das Ziel ist immer ein neues Protein mit bestimmten Eigenschaften. Sind diese definiert, werden die Proteine am Computer mit auf Deep Learning basierenden Tools designt. Das Ergebnis sind meist Tausende, die mit einem weiteren Computerprogramm aussortiert werden.

Die 100 vielversprechendsten werden hergestellt und anschließend im Labor getestet. „Hier prüfen wir, ob die Proteine tatsächlich die gewünschten Eigenschaften aufweisen“, sagt der Forscher. Meist seien es etwa zehn, die tatsächlich funktionieren. Letztlich bleiben dann zwei bis drei übrig, die „wirklich gut sind“.

Die Proteinmodellierung ist ein relativ neues Forschungsfeld. Praetorius und sein Team betreiben darin Grundlagenforschung. Ihre Technologie könnte in vielen Bereichen hilfreich sein, beispielsweise bei der Entwicklung von Impfstoffen und Medikamenten. Denkbar sind auch Sensoren aus Proteinen zum Detektieren von Krankheiten oder Düngemittelkonzentrationen im Boden. Weltweit wird zudem daran gearbeitet, Enzyme zum Plastik­abbau zu designen.

Noch ist nicht viel auf dem Markt. Doch es laufen bereits zahlreiche Studien, und Praetorius ist überzeugt, dass es nur eine Frage der Zeit sei, bis diese neuen Proteine in unterschiedlichsten Gebieten zum Einsatz kommen werden.