Hochschule Biberach kann „Metabolomics-Plattform“ anschaffen

Mit Unterstützung von Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) kann Prof. Dr. Hartmut Grammel das „Metabolomics-Plattform“-Großgerät erwerben, das insbesondere ein Hochleistungs-Massenspektrometer umfasst.

Was ist eine Metabolomics-Plattform?

Eine Metabolomics-Plattform ist ein Forschungsaufbau, mit dem die Stoffwechselprodukte von Zellen und Organismen untersucht werden können. Im Zentrum steht dabei hier ein Hochleistungs-Massenspektrometer, das die präzise Analyse von Metaboliten ermöglicht. So lassen sich Stoffwechselvorgänge nicht nur beschreiben, sondern auch in ihrer Zusammensetzung und Veränderung besser verstehen.

Dieses Gerät ermöglicht die präzise Messung von Zellinhaltsstoffen, den sogenannten Metaboliten, die zusammen das Metabolom einer Zelle oder eines Organismus bilden. Grammel beschreibt, dass das Gerät dabei hilft, die kleineren Bestandteile von Zellen zu untersuchen, um herauszufinden, welche Substanzen in einer Zelle vorhanden sind und wie sie miteinander in Wechselwirkung treten.

Grammel hatte seinen Projektantrag „METAPHOR“ – Metabolomics-LC-MS-System für die Phototrophen-Biotechnologie mit erneuerbaren Ressourcen – eingereicht, um an der Ausschreibung teilzunehmen. Seit längerer Zeit beschäftigt sich der Wissenschaftler mit der Nutzung photosynthetischer Bakterien und Enzyme, zum Beispiel für die Nutzung von CO2 als Rohstoff oder die Gewinnung von Biowasserstoff aus biogenen Reststoffen. Die Technologie des Großgeräts ermögliche insbesondere die quantitative Bestimmung von Stoffflüssen in den Stoffwechselprozessen von Organismen. Grammel erklärt, dass das Gerät in Kombination mit computergestützten Methoden wie maschinellem Lernen und Künstlicher Intelligenz verwendet wird, um die Auswirkungen von Umweltfaktoren, genetischen oder pathologischen Veränderungen auf komplexe Stoffwechselnetzwerke zu erfassen.

Sobald das Gerät, das im Innovations- und Technologietransferzentrum ITZ Plus der Hochschule aufgebaut wird, einsatzbereit ist, plant Prof. Grammel mit seinem Team die Analyse des Stoffwechsels von Mikroorganismen, die zur Umwandlung von biogenen Reststoffen aus der Agrar- und Lebensmittelindustrie eingesetzt werden.

Wie das in der Praxis helfen kann

Ein mögliches Anwendungsfeld ist die Untersuchung von Mikroorganismen, die biogene Reststoffe in neue Produkte umwandeln. Die Plattform kann dabei helfen, Stoffwechselwege genauer zu verfolgen und zu verstehen, an welchen Stellen Prozesse besonders effizient oder störanfällig sind. Damit wird besser nachvollziehbar, wie aus Reststoffen etwa biotechnologische Wertschöpfung entstehen kann.

Der Experte hebt hervor, dass so beispielsweise untersucht werden kann, über welche Stoffwechselwege Bakterien landwirtschaftliche Abfälle in wertvolle Produkte wie Biowasserstoff umwandeln.

Grammel betont, dass ein gutes Verständnis der Stoffwechselprozesse verschiedener Reststoffe es ermögliche, diese Prozesse robuster, effizienter und nachhaltiger zu gestalten – ein Ziel, das im Einklang mit den Prinzipien der zirkulären Bioökonomie stehe. Das detaillierte Wissen über komplexe Stoffwechselnetzwerke sei zudem in vielen biotechnologischen und medizinischen Bereichen von Bedeutung. Er nennt als Beispiele die Identifizierung von Biomarker-Metaboliten bei der Entwicklung neuer Arzneimittel und Therapien, den Vergleich des Metaboloms gesunder und pathologischer Zellen, die Toxikologie, bei der Stoffwechselreaktionen von Zellen auf Umweltgifte untersucht werden, sowie die forensische Medizin, etwa zur Identifikation von Personen oder Substanzen.

Laut Grammel ist die Metabolomics-Plattform eine wichtige innovative Technologie, die für alle biotechnologisch oder medizinisch orientierten Studiengänge von großer Bedeutung sei. Insbesondere in den HBC-Studiengängen Pharmazeutische Biotechnologie und Angewandte Biotechnologie werde die Anwendung des Geräts in die Ausbildung integriert, damit die Absolventen in der Lage sind, das Gerät zu bedienen und die Ergebnisse auszuwerten. Auch für Nachwuchswissenschaftler sei Metabolomics ein interessantes Thema. Grammel hebt hervor, dass sich diejenigen, die sich mit dieser Technologie vertraut machen, ein spezielles Qualifikationsprofil erarbeiten können.

Dieser Text basiert auf einer Pressemitteilung von idw – Informationsdienst Wissenschaft/ Veröffentlicht am 25.10.2024

Warum der Beitrag vor allem erklärt, wofür die Plattform genutzt wird

Die Meldung beschreibt vor allem die geplanten Einsatzfelder der Metabolomics-Plattform: Forschung, Lehre und die Analyse von Stoffwechselprozessen. Für Leserinnen und Leser ist damit schnell erkennbar, welchen praktischen Nutzen das Gerät für die Hochschule und ihre Studiengänge haben soll.

Wodurch sich Metabolomics von einer allgemeinen Laboranalyse unterscheidet

Metabolomics konzentriert sich auf die Gesamtheit der Stoffwechselprodukte in einer Probe. Damit geht der Ansatz über eine reine Einzelmessung hinaus: Statt nur einen Stoff zu betrachten, lassen sich ganze Stoffwechselmuster analysieren. Genau daraus ergibt sich der Nutzen für Forschung und Entwicklung in Biotechnologie, Medizin und Umweltanwendungen.

FAQ zur Metabolomics-Plattform

Wofür wird die Metabolomics-Plattform an der Hochschule Biberach genutzt?

Sie soll vor allem für Forschung, Lehre und die Analyse von Stoffwechselprozessen eingesetzt werden.

Warum ist das Gerät für die Studiengänge wichtig?

Weil Studierende an einer modernen Analyseplattform lernen können, wie Stoffwechseldaten erhoben und ausgewertet werden.

Welche Themenfelder profitieren besonders?

Vor allem biotechnologische und medizinische Fragestellungen, etwa bei der Untersuchung von Metaboliten, Biomarkern oder Umweltreaktionen.

Worauf bei der Auswertung von Metabolomics-Daten zu achten ist

• Die Messergebnisse müssen im jeweiligen biologischen Kontext betrachtet werden.
• Einzelwerte sagen oft weniger aus als Stoffwechselmuster.
• Die Kombination mit computergestützten Methoden kann helfen, Zusammenhänge besser zu erkennen.
• Die Interpretation sollte immer zur jeweiligen Forschungsfrage passen.

Wichtige Begriffe kurz erklärt

Metabolit

Metaboliten sind die messbaren Stoffwechselprodukte in einer Zelle oder in einem Organismus.

Metabolom

Das Metabolom bezeichnet die Gesamtheit dieser Metaboliten.

Stoffwechselnetzwerk

Damit sind die vielen miteinander verbundenen Reaktionen gemeint, die in einer Zelle ablaufen.

Typische Missverständnisse rund um Metabolomics

Metabolomics ist keine einzelne Standardmessung, sondern ein Ansatz zur Analyse von Stoffwechselmustern. Ebenso geht es nicht nur um medizinische Anwendungen, sondern auch um biotechnologische Fragestellungen, Lehre und die Untersuchung von Stoffwechselwegen in Mikroorganismen.