In der dynamischen Welt der Pharmaproduktion rücken nachhaltige und ressourchenschonende Verfahren zunehmend in den Mittelpunkt. Klassische chemische Synthesewege sind zwar bewährt, setzen jedoch häufig aggressive Reaktionsbedingungen, unerwünschte Nebenprodukte und hohe Energieeinsätze voraus. Die Branche antwortet deshalb verstärkt auf biotechnologische Alternativen. Besonders deutlich wird dieser Trend bei der mikrobiellen Herstellung „nicht-natürlicher“ Aminosäuren wie der L-2-Aminobuttersäure (L-ABA).

L-2-Aminobuttersäure (CAS 1492-24-6) ist eine nicht-proteinogene Aminosäure, die als zentraler Zwischenschritt für mehrere wichtige Arzneistoffe dient. Sie bildet etwa den strukturellen Vorläufer für das Antiepileptikum Levetiracetam und das Tuberkulose-Medikament Ethambutol. Mit dem weltweit steigenden Bedarf an diesen Wirkstoffen wächst auch der Druck, L-ABA in industriell skalierbaren und kosteneffizienten Verfahren bereitzustellen.

Aktuelle Forschungsarbeiten nutzen dazu die Möglichkeiten des metabolischen Engineerings, insbesondere in Escherichia coli. Durch gezielte Eingriffe in zentrale Stoffwechselwege lenken Wissenschaftler die mikrobielle Produktionsmaschinerie gezielt auf die Umwandlung einfacher Kohlenstoffquellen – vor allem Glukose – in L-ABA. Komplexe genetische Optimierungen erhöhen dabei die Aktivität zentraler Enzyme und unterbinden gleichzeitig konkurrierende Reaktionen, die wertvolle Vorläufer abziehen könnten.

Kern der Biosynthese ist die gezielte Kontrolle ausgewählter Schlüsselenzyme wie Threonin-Dehydratase und Leucin-Dehydrogenase. Über Feinjustierungen der Expression und Aktivität dieser Biokatalysatoren gelingt die effiziente Umwandlung von L-Threonin zu L-2-Aminobuttersäure. Zusätzliche Maßnahmen – etwa das blockieren der L-Isoleucin-Biosynthese oder das gezielte Löschen gegensätzlicher Transporter (beispielsweise RhtA) – erhöhen die spezifische Ausbeute an L-ABA erheblich.

Herausragende Resultate erzielen die Teams durch den Einsatz modernster Fermentationstechniken. In kontrollierten Fed-Batch-Prozessen lassen sich vergleichsweise hohe Endkonzentrationen realisieren, ohne dabei die ökologische Bilanz zu verschlechtern. Publikationen dokumentieren Titer von bis zu 9,33 g/L, eine Steigerung, die die Industrietauglichkeit der biobasierten Route unterstreicht und gleichzeitig das Potenzial systembiologischer Verfahren demonstriert.

Für die pharmazeutische Industrie bringt das fermentative Verfahren klare Wettbewerbsvorteile: Es reduziert die Abhängigkeit von petrochemischen Rohstoffen, senkt den ökologischen Fußabdruck und liefert aufgrund biologischer Selektivität höhere Reinheitsgrade – eine unverzichtbare Voraussetzung in der Medikamentenherstellung. Mit weiteren Prozessoptimierungen wird die nachhaltige Versorgung mit L-2-Aminobuttersäure den Zugang zu lebensrettenden Arzneimitteln weltweit sichern.

NINGBO INNO PHARMCHEM CO.,LTD. treibt die Etablierung dieser innovativen Bioproduktionsmethoden voran und garantiert so die kontinuierliche Verfügbarkeit pharmazeutischer Zwischenprodukte höchster Qualität. Unser Fokus auf Metabolic Engineering und Fermentationstechnologien macht uns zu einem Vorreiter nachhaltiger chemischer Produktionsverfahren.