Gesundheit aus dem Meer - FucoSan
←
→
Transkription von Seiteninhalten
Wenn Ihr Browser die Seite nicht korrekt rendert, bitte, lesen Sie den Inhalt der Seite unten
Gesundheit aus dem Meer FucoSan wird gefördert durch Interreg Deutschland-Danmark mit Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung.
Das Projekt
Die Pflanzen des Meeres haben bisher ungenutzte Im FucoSan-Projekt werden Fucoidane verschiede-
und wenig bekannte Kräfte und Wirkungen für die ner Braunalgen-Arten erforscht und verglichen. Die
Gesundheit des Menschen. Das deutsch-dänische Untersuchungen umfassen unterschiedliche Aspekte
Projekt FucoSan ist den Braunalgen in Nord- und Ost- von der Beschaffung über die Verarbeitung und die
see auf der Spur, genauer: dem in Braunalgen enthal- Gewinnung des Fucoidans bis zu dessen Eigenschaf-
tenen Fucoidan. ten und Anwendbarkeit. Die Ergebnisse werden in ei-
ner Datenbank gespeichert und in Fachpublikationen
Dieser Inhaltsstoff besitzt zahlreiche gesundheits- veröffentlicht. Zudem betrachten drei Pilotprojekte
fördernde Eigenschaften mit einer Vielzahl von An- die spezifische Eignung ausgewählter Fucoidane in
wendungsmöglichkeiten und einem entsprechend den Bereichen der Augenheilkunde, der regenerati-
hohen Nutzungspotenzial, zum Beispiel bei Augen- ven Medizin (Gewebeersatzmethoden für die Kno-
erkrankungen, Tumorerkrankungen oder Arthritis. chenheilung) sowie der Kosmetik.
Es gibt ein großes wissenschaftliches und wirtschaft-
liches Interesse, diese Ressource aus dem Meer zu Darüber hinaus entwickeln die Projektpartner ein
erforschen sowie innovative Produkte und Therapien Netzwerk mit Akteuren aus angewandter Forschung
zu entwickeln. Zugleich zeigen Studien, dass auch auf und Unternehmen in der deutsch-dänischen Pro-
Verbraucherseite eine große Nachfrage nach Wirk- grammregion, um darin die wirtschaftlichen Poten-
stoffen aus der Natur besteht. ziale und Voraussetzungen für eine kommerzielle
Nutzung der Fucoidane zu betrachten.
Fucoidan ist kein einheitliches, in allen Braunalgen
gleiches Molekül. Die chemische Struktur von Fu-
coidan und darauf basierend seine chemischen und
biologischen Eigenschaften können in Abhängigkeit
von der Algenart, den jeweiligen Lebensbedingun-
gen der Algen, aber auch anderen Faktoren wie z.B.
dem Salzgehalt des Meeres stark variieren. Dies führt
zu unterschiedlichen Wirkungen, die es genauer zu
untersuchen gilt, um die Fucoidane für Produktent-
wicklungen nutzen zu können.
2 FucoSan – Gesundheit aus dem Meer
Ziele des Projekts Das Projekt in Zahlen
✔ Entwicklung von wirtschaftlich und ökologisch
nachhaltigen Prozessen zur Bereitstellung von
Braunalgen-Biomasse aus der Ostsee
✔ Aufbereitung der Algen und Gewinnung von März 2017 - August 2020
Fucoidanen
✔ Wissenschaftliche Testung unterschiedlicher
Fucoidane in Bezug auf ihre chemischen und
3,8 Mio. Euro,
biologischen Eigenschaften
davon 2,2 Mio. Fördermittel
✔ Erstellung einer Datenbank mit Informationen
zu den untersuchten Fucoidanen
✔ Identifikation geeigneter Fucoidane für wissen- 8 Partnerorganisationen
schaftliche Untersuchungen für Anwendungen in aus Dänemark
der Augenheilkunde, regenerativen Medizin und
und Deutschland
Kosmetik
✔ Etablierung eines deutsch-dänischen Netzwerks
rund um die Nutzung von Fucoidanen
FucoSan – Gesundheit aus dem Meer 3
Partnerorganisationen
Universitätsklinikum Schleswig-Holstein, Campus Kiel
• Klinik für Ophthalmologie
• Klinik für Orthopädie und Unfallchirurgie, Experimentelle Unfallchirurgie
Christian-Albrechts-Universität zu Kiel
• Pharmazeutische Biologie
• Technologiemanagement
Coastal Research & Management oHG, Kiel
oceanBASIS GmbH, Kiel
GEOMAR Helmholtz Zentrum für Ozeanforschung Kiel
Forschungseinheit Marine Naturstoffchemie
Technische Universität Dänemark
Institut für Chemietechnologie, Lyngby
Süddänische Universität
• Institut für Chemie-, Biologie- und Umwelttechnologie, Odense
• Mads Clausen Institut, SDU Technology Entrepreneurship and Innovation, Sønderborg
Universitätsklinikum Odense
Orthopädiechirurgische Forschungseinheit
4 FucoSan – Gesundheit aus dem Meer
Vom Wasser ins Labor
FucoSan will den Weg zur praktischen Anwendung der Basis die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaft-
Fucoidane im Bereich Medizin und Kosmetik ebnen: ler die Fucoidane auswählen können, die für spezi-
Die Projektpartner entwickeln Prozesse, um Braunal- fische Nutzungen am besten geeignet erscheinen.
gen nachhaltig aus der Ostsee zu beziehen. Sie unter- Außerdem untersuchen die Projektpartner mögliche
suchen die verschieden aufgearbeiteten Fucoidane Geschäftsmodelle rund um die Fucoidane und ihre
für biomedizinische Fragestellungen und kosmeti- Gewinnung. Somit wird die in der deutsch-dänischen
sche Anwendungen. Die Untersuchungsergebnisse Region vorhandene Expertise zu einer nachhaltigen
werden in eine Datenbank eingepflegt, auf deren Wertschöpfungskette zusammengeführt.
Algen sammeln und kultivieren
Fucoidane extrahieren
und charakterisieren
(chemisch, biologisch)
Datenbank erstellen
Icons made by www.freepik.com from www.flatcions.com
Pilotentwicklung in drei Produktbereichen
Augenheilkunde Regenerative Medizin Kosmetik
Gewebezüchtung
Geschäftsmodelle entwickeln
FucoSan – Gesundheit aus dem Meer 5Algen sammeln und kultivieren
Um den Bedarf an Braunalgen für die For- Blasentang beispielsweise wird in Plastikkörben in
schung und die kommerzielle Nutzung zu der Kieler Förde angebaut. Die Körbe werden durch
decken, haben die Projektpartner nach Plastikrohre oder JETFLOAT©-Elemente schwim-
wirtschaftlich und ökologisch nachhalti- mend gehalten. Das Wachstum der Kulturen wird
gen Beschaffungsmöglichkeiten gesucht. Bei der Be- durch regelmäßiges Wiegen überwacht. Darüber hi-
schaffung sind Kriterien maßgeblich wie regionale naus muss die Bildung der Geschlechtsorgane der Al-
Herkunft, einheimische Arten sowie Verfügbarkeit. gen kontrolliert werden, da durch deren Ausbildung
die verwendbare Biomasse stark reduziert wird. Ein
Die Braunalgen entstammen verschiedenen weiteres Hindernis für den erfolgreichen Anbau ist
Bezugsquellen. Sie werden die Menge an Bewuchs auf der Alge (z.B. Seepocken).
• in einer Kieler Algen- und Muschelfarm angebaut, Zudem spielt bei der Kultivierung von Algen die Was-
• von Farmen entlang der europäischen Küsten sertemperatur eine große Rolle. Manche Braunalgen
gekauft, vertragen Wärme nicht gut und stellen in zu warmem
• (in geringen Mengen) an der Ostseeküste Wasser das Wachstum ein oder werden von anderen
Dänemarks geerntet. Algen und Muschellarven überwachsen. Sie bevor-
zugen kühleres Wasser, da sie ursprünglich im Nord-
Bei der Kultivierung werden ausgewachsene Pflan- atlantik beheimatet sind. Die Temperaturen haben
zen in kleine Stücke geschnitten, aus denen wiede- auch einen Einfluss auf das Angebot an Nährstof-
rum neue Algen wachsen; so wird erntefähige Bio- fen im Wasser, die ebenfalls für das Algenwachstum
masse produziert. Für den nächsten Anbauzyklus wichtig sind.
wird ein Teil dieser Biomasse als Ausgangsmaterial
wiederverwendet.
6 FucoSan – Gesundheit aus dem MeerFucoidane extrahieren und charakterisieren
Aus den verschiedenen Algenarten kön-
nen in einem nächsten Schritt Fucoidane
extrahiert werden. Die Partner im Fuco-
San-Projekt nutzen verschiedene Metho-
den zur Gewinnung der Fucoidane: So verwendet die
Arbeitsgruppe der Christian-Albrechts-Universität
zu Kiel 85°C warmes Wasser, die Arbeitsgruppe der
Technischen Universität Dänemark nutzt Enzyme
(sogenannte Fucoidanasen) und das Team der Süd-
dänischen Universität setzt auf die Verwendung von
Säure (Salzsäure, Schwefelsäure).
Neben der verwendeten Algenart hat auch
das Extraktionsverfahren Auswirkungen
auf die Reinheit der erhaltenen Fucoidane
sowie seine chemischen und biologischen
Eigenschaften. Die gewonnenen Fucoida-
ne unterscheiden sich in ihren Eigenschaften und
können je nach Herkunft, Molekulargröße und Test-
system unterschiedliche Wirkungen erzielen. Daher
ist die Aufreinigung und genaue Charakterisierung
der Fucoidane unerlässlich. Hierbei bestimmen die
Partner verschiedene Parameter wie beispielsweise
Molekulargewicht, Sulfatgehalt, Struktur und Prote-
ingehalt. Unterschiede ergeben sich auch in Hinblick
auf die zusammen mit den Fucoidanen extrahierten
Substanzen wie Polyphenole und Alginate. Schließ-
lich variieren auch die durch die Fucoidane erzielten
Effekte, wie etwa der Einfluss auf das Wachstum von
Blutgefäßen. Ziel ist es, das Fucoidan zu gewinnen,
das bestmöglich (bezogen auf seine Eigenschaften)
zum jeweiligen Anwendungsbereich passt.
FucoSan – Gesundheit aus dem Meer 7Datenbank aufbauen und mit Daten befüllen
Die Projektpartner haben eine FucoSan- zukünftig als virtuelle Informationsplattform für spe-
Datenbank aufgebaut und eingerichtet, zifische medizinische Anwendungen und Kosmetika
die auf die systematische Sammlung von von Forscherinnen und Forschern genutzt wird.
vergleichbaren Informationen über die ex-
trahierten Fucoidane abzielt. Dokumentiert werden
die untersuchten Algenarten und -chargen, die Ver-
fahren zur Extraktion, Reinigung und Fraktionierung
der Fucoidane sowie ihre chemischen und biologi-
schen Eigenschaften.
Die Datenbank besteht zum Projektende aus mehr
als 200 Extrakten von neun verschiedenen Braunal-
genarten und stellt Informationen zu ihren jeweiligen
grundlegenden Eigenschaften bereit. Die Zusam-
menführung der Daten erlaubt es, chemische Eigen-
schaften und daraus resultierend deren biologische
Wirkung systematischer zu erfassen. Die Datenbank
kann somit Erkenntnisse liefern, welches Fucoidan
für die verschiedenen Anwendungen in Augenheil-
kunde, regenerativer Medizin (Gewebezüchtung) und
Kosmetik jeweils am besten geeignet und welcher
Reinheitsgrad erforderlich ist. Wissenschaft und In-
dustrie können die Ergebnisse der verschiedenen Ex-
zur Zenodo-Plattform: www.zenodo.org
traktionsmethoden und Charakterisierungen für die
Auswahl der am besten geeigneten Fucoidan-Quel-
len verwenden. Somit ist die Datenbank auch ein
wesentlicher Bestandteil des länderübergreifenden
Wissenstransfers.
Ein Teil dieser Datenbank ist auf der öffentlich zu-
gänglichen Wissenschaftsplattform Zenodo verfüg-
bar. Die Datenplattform Zenodo wird von der EU
gefördert und kann als Quelle zitiert werden. Die Pro-
jektpartner gehen davon aus, dass diese Datenbank
8 FucoSan – Gesundheit aus dem MeerPilotentwicklung in drei Produktbereichen
Welche dieser Fucoidane lassen sich für die Medizin und Kosmetik der Zukunft nutzen? In drei Pilotprojekten
wurden die Anwendungsmöglichkeiten von Fucoidan getestet. Mit Erfolg: Die gesundheitsfördernden Eigen-
schaften wurden in Grundlagenstudien bestätigt, auch wenn die medizinische Anwendung derzeit vieler wei-
terer Testungen bedarf.
Augenheilkunde
Fucoidane können in der Behandlung der altersabhängigen Makuladegeneration (AMD)
verwendet werden. Labortests zeigen, dass Augenzellen unter der Einwirkung von be-
stimmten Fucoidanen oxidativen Stress besser überleben. Oxidativer Stress durch Licht
und UV-Strahlen gilt als eine Hauptursache für die Entstehung einer Makuladegenera-
tion. Außerdem können bestimmte Fucoidane einen Wachstumsfaktor hemmen, der
an schweren Verläufen dieser Erkrankung beteiligt ist. Die Forscherinnen und Forscher
hoffen nun, dass Fucoidane die Entwicklung einer feuchten Makuladegeneration bereits
in einem Vorstadium der Erkrankung stoppen und Verlust des Sehvermögens verhin-
dern könnten.
Regenerative Medizin
Bei Brüchen oder Knochendefekten sowie bei Knochentumoren spielt die Bildung von
Blutgefäßen eine entscheidende Rolle. Auch hier können die Fucoidane helfen, die Ge-
fäß- und Knochenbildung zu modellieren. Fucoidane haben außerdem immunregulie-
rende und entzündungshemmende Eigenschaften, die den Heilungsprozess unterstüt-
zen oder bei verschiedenen Erkrankungen des Bewegungsapparates von Vorteil sind.
Kosmetik
Mit ihrer Wirkung können Fucoidane den Menschen vor zellschädigenden Einflüssen
wie Stress, zu viel Sonne oder Schadstoffen in der Umwelt schützen. Das lässt die Haut
langsamer altern, weshalb sich Fucoidane besonders gut für Anti-Aging-Produkte wie
Hautcremes eignen. Der Vorteil: Regionale Wirkstoffe aus der Natur werden nachhaltig
gewonnen und verwendet.
FucoSan – Gesundheit aus dem Meer 9Geschäftsmodelle entwickeln Potenzial für die Region
Die einzelnen Prozessschritte entlang der Das FucoSan-Projekt nutzt die vorhan-
Fucoidan-Wertschöpfungskette wurden denen Stärken in der deutsch-dänischen
jeweils auf ihre kommerzielle Verwer- Grenzregion:
tung geprüft: Bereitstellung der Braun-
algen, Extraktion der Fucoidane, Datenbank für die
Verwertung der charakterisierten Fucoidane, Iden- • Kurze Wege zu den marinen Ressourcen in
tifizierung potenziell geeigneter Fucoidane für die Nord- und Ostsee
Produktentwicklung. • Erhebliche wissenschaftliche und wirtschaft-
liche Kompetenzen entlang der Fucoidan-
Für die Entwicklung von Geschäftsmodellen müssen Wertschöpfungskette: Universitäten, Labors,
Fragen beantwortet werden wie beispielsweise: Gibt spezialisierte Unternehmen
es einen Markt für diese Produkte? Wieviel Geld sind • Regionale und überregionale Netzwerke (Life
die Käufer bereit zu zahlen? Wie aufwändig ist die Science Nord, Biopeople – Danmark‘s Life
Forschung? Wie viel Zeit vergeht bis zum fertigen Pro- Science Cluster, SUBMARINER Netzwerk), die die
dukt? Wie können Nachhaltigkeitsaspekte berücksich- weitere Zusammenarbeit in Geschäftsmodellen
tigt werden? Dabei zeigt sich, dass in der Kosmetik- zwischen Wissenschaft und Wirtschaft fördern.
industrie neue Produkte wesentlich schneller auf den
Markt gebracht werden können als im medizinischen
Sektor. Die Kommerzialisierung von Fucoidan steht Im Rahmen des FucoSan Projektes wurde erstmalig
noch am Anfang und soll in der deutsch-dänischen das Wissen über Fucoidane und deren Anwendung in
Programmregion umgesetzt werden. der Region gebündelt und somit ein innovatives Kom-
petenzcluster geschaffen. Innovationsfähigkeit ist ein
wichtiger Faktor für wirtschaftliches Wachstum und
Beschäftigung. Die deutsch-dä-
nische Grenzregion soll zu einem
Leuchtturm für Forschung und
Entwicklung auf dem Gebiet der
Fucoidane werden. Dabei wer-
den Institutionen, Unternehmen
und die öffentliche Hand weiter-
hin rund um diesen interessan-
ten marinen Wirkstoff arbeiten
und in diesen investieren. Somit
generieren sie weitere, regionale
Wertschöpfung.
Die Ziffern 1 bis 8 markieren mögliche Geschäftsmodelle innerhalb der Wertschöpfungskette.
10 FucoSan – Gesundheit aus dem MeerImpressum
Prof. Dr. Alexa Karina Klettner,
Projektkoordinatorin im Namen der Partner
Universitätsklinikum Schleswig-Holstein, Campus Kiel
Klinik für Ophthalmologie
Arnold-Heller-Straße 3, 24105 Kiel
Mail: info@fucosan.eu
www.fucosan.eu
Projektmanagement
DSN Connecting Knowledge, Kiel
www.dsn-online.de
Kiel, August 2020
Alle Rechte vorbehalten.
Nachdruck, auch auszugsweise, nur mit schriftlicher Genehmigung aller Herausgeber.
FucoSan – Gesundheit aus dem Meer 11www.fucosan.eu
Sie können auch lesen
