Eine kleine Geschichte der Biotechnologie: Von Bier und Wein zu Penicillin, Insulin und RNA-Impfstoffen 3662639874, 9783662639870, 9783662639887

Table of contents :
Vorwort
Danksagung
Inhaltsverzeichnis
Abkürzungsverzeichnis
1 Einleitung
Anhang: Wichtige Quellen der Recherchen
Literatur
2 Ursprünge, frühe wissenschaftliche Periode
2.1 Einleitung
2.2 Frühe experimentelle wissenschaftliche Befunde
2.2.1 Die Alkoholfermentation
2.2.2 „Ungeformte, unorganisierte Fermente“ (Enzyme)
2.3 Anwendung biotechnologischer Verfahren
2.4 Theoretische Konzepte
2.4.1 Ausbildung
2.4.2 Die vitalistische Schule
2.4.3 Die chemische Schule
2.4.4 Fermentation – ein Rätsel, ein epistemisches Ding
Literatur
3 Pasteur: Mikrobiologie – eine neue Wissenschaft – Grundlage der Technik
3.1 Ein rätselhaftes Phänomen
3.2 Probleme der Alkoholproduktion– und ihre Lösung
3.3 Eine Theorie der Fermentation
3.4 Enzyme
3.5 Technische Entwicklungen und Produkte
3.6 Neue Forschungsinstitute
3.7 Impfen – eine kühne, lebensrettende Erfindung
3.8 Zusammenfassung und Fazit
Literatur
4 Die Begründung der Biochemie: Buchner
4.1 Das Schlüsselexperiment Buchners
4.2 Widerspruch und Bestätigung
4.3 Die Etablierung der Biochemie
4.4 Die Glykolyse, eine komplexe biochemische Stoffumwandlung
4.5 Anwendung, neue Produkte und Prozesse
4.5.1 Aceton, Butanol und Glycerin
4.5.2 Organische Säuren, Hefe
4.5.3 Enzyme für Brauerei und Bäckerei
4.5.4 Biologische Abwasserreinigung
4.6 Wissenschaften und Institutionen
4.7 Zusammenfassung
Literatur
5 Penicillin, die Ära der Antibiotika und die Expansion biotechnischer Produktionen
5.1 Flemings Entdeckung
5.2 Floreys, Chains und Heatleys strategischer Blick
5.3 Die Entwicklung in den USA – ein neues Konzept für Wissenschaft und Technik
5.4 Resistenzen – ein Trauma bis heute: neue Antibiotika
5.4.1 Pionierarbeit für die Synthese neuer, gegen resistente Bakterien wirksamer Antibiotika – die enzymatische Penicillinspaltung
5.5 Weitere Pharmazeutika und neue Produkte
5.5.1 Steroide
5.5.2 Weitere bedeutende Fermentationsprodukte
5.5.3 Enzyme
5.5.4 Ein bedeutendes Arbeitsgebiet: Umweltbiotechnologie, biologische Abwasser- und Abluftreinigung
5.5.5 Konzeption und Bau eines Hochleistungs-Anaerob-Fließbettreaktors im Großmaßstab – eine Episode
5.6 Politische Initiativen: Die Dechema-Studie Biotechnologie
5.7 Status der Biotechnologie – eine eigenständige Wissenschaft?
5.8 Zusammenfassung, Fazit
Literatur
6 Pionierentwicklungen in der Gentechnik
6.1 Präambel
6.2 Konzeptionelle Gedankensprünge führen zu Innovationen
6.3 Überraschende Entdeckungen führen zu neuen Forschungsgebieten und -methoden
6.4 Bekannte Methoden, ohne die die Gentechnik nicht möglich gewesen wäre
6.4.1 Röntgenstrukturanalyse und Kristallographie: Einblick in die molekulare Struktur auf der atomaren Ebene
6.4.2 Gelelektrophorese (Chromatographie im elektrischen Feld): Entdeckung von Produkten mutierter Gene
6.4.3 Proteinsequenzierung
6.4.4 Sequenzierung von Nucleinsäuren – Vorspiel: Phagen-, Bakteriengenetik und Biochemie, das Genkonzept
6.5 DNA: Der Transfer und die Selektionierung in lebenden Zellen
6.6 Genklonierung bis 1973: Die Ära der modernen Biotechnologie beginnt auf der Grundlage der molekularen Biologie
6.6.1 Voraussetzungen des Klonierens: Biochemie der Nucleinsäuren und Enzymologie
6.6.2 Die Anwendung bekannter Methoden, oder ein konzeptioneller Sprung: Details
6.7 Genomkartierung, Genomanalyse: Klonierung von Genombibliotheken, Restriktionsmuster (Maps) und Restriktionsfragment-Längenpolymorphismen (RFLPs)
6.7.1 Vorbemerkung: Humangenetik vor der Gensequenzierung
6.7.2 Wichtige Ansätze zur Genomanalyse im DNA-Zeitalter (Genortung auf den Chromosomen und die Ursache familiärer (vererbter) Krankheiten)
6.7.3 DNA-Hybridisierungschips u. a. (sofortige Erkennung von Sequenzvarianten – Polymorphismen)
6.7.4 Der Einfluss des Mega-Sequenzierens auf die Biotechnologie
6.8 Die Expression von Genen anderer Organismen: Transgene Tiere mit rDNA
6.9 Zukünftige Trends
Literatur
7 Die Neue Biotechnologie
7.1 Die Ära der Gründung neuer Biotech-Firmen
7.1.1 Unternehmenspolitik: Übernahmen, Zusammenschlüsse und Kooperationen
7.2 Neue Methoden und Techniken des Bioengineering
7.3 Das Spektrum aktueller Biotechnologischer Produkte und Verfahren
7.3.1 Pharmazeutische Produkte
7.3.2 Die Bereiche Lebensmittel und Industrie
7.3.3 Die Bereiche Pflanzen-Biotechnologie und Landwirtschaft
7.4 Fazit, Schlussfolgerungen
Literatur
8 Zusammenfassung und Schlussfolgerungen
8.1 Bedeutende Entwicklungen in der Biotechnologie und Auswirkungen auf die Gesellschaft
8.1.1 Innovationen, Quellen, Faktoren und Bedingungen
8.2 Wissenschaftliche Entwicklungen und Bedeutung der Wissenschaften für die Biotechnologie
8.3 Die Biotechnologie als neue, eigenständige Wissenschaft
8.4 Rätsel in der Wissenschaft – Faszination der Forschung – Epistemische Dinge
Anhang: Das Phasenmodell wissenschaftlicher Entwicklung
Literatur
Glossar
Stichwortverzeichnis
Stichwortverzeichnis

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Klaus Buchholz John Collins

Eine kleine Geschichte der Biotechnologie Von Bier und Wein zu Penicillin, Insulin und RNA-Impfstoffen

Eine kleine Geschichte der Biotechnologie

Klaus Buchholz · John Collins

Eine kleine Geschichte der Biotechnologie Von Bier und Wein zu Penicillin, Insulin und RNA-Impfstoffen

Prof. Dr. Klaus Buchholz Institut für Technische Chemie TU Braunschweig Braunschweig, Deutschland

Prof. Dr. John Collins TU Braunschweig Braunschweig, Deutschland

ISBN 978-3-662-63987-0 ISBN 978-3-662-63988-7 (eBook) https://doi.org/10.1007/978-3-662-63988-7 Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbiblio-grafie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.d-nb.de abrufbar. © Springer-Verlag GmbH Deutschland, ein Teil von Springer Nature 2022 Das Werk einschließlich aller seiner Teile ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung, die nicht ausdrücklich vom Urheberrechtsgesetz zugelassen ist, bedarf der vorherigen Zustimmung des Verlags. Das gilt insbesondere für Vervielfältigungen, Bearbeitungen, Übersetzungen, Mikroverfilmungen und die Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen. Die Wiedergabe von allgemein beschreibenden Bezeichnungen, Marken, Unternehmensnamen etc. in diesem Werk bedeutet nicht, dass diese frei durch jedermann benutzt werden dürfen. Die Berechtigung zur Benutzung unterliegt, auch ohne gesonderten Hinweis hierzu, den Regeln des Markenrechts. Die Rechte des jeweiligen Zeicheninhabers sind zu beachten. Der Verlag, die Autoren und die Herausgeber gehen davon aus, dass die Angaben und Informationen in diesem Werk zum Zeitpunkt der Veröffentlichung vollständig und korrekt sind. Weder der Verlag noch die Autoren oder die Herausgeber übernehmen, ausdrücklich oder implizit, Gewähr für den Inhalt des Werkes, etwaige Fehler oder Äußerungen. Der Verlag bleibt im Hinblick auf geografische Zuordnungen und Gebietsbezeichnungen in veröffentlichten Karten und Institutionsadressen neutral. Planung/Konzeption/Lektorat: Dr. Rainer Münz, Lektorat: Stella Schmoll, Désirée Claus Teile der Kapitel 2, 3, 4, 5 sind zuvor in Englisch publiziert worden in Buchholz, K. und Collins, J. (2010) Concepts in Biotechnology: History, Science and Business, S. 5–88, 2010, Copyright Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, Germany. Reproduced with permission. Teile von Kapitel 6 und 7 sind zuvor in Englisch publiziert worden in Arnold L. Demain, Erick J. Vandamme, John Collins und Klaus Buchholz, 2017, History of Industrial Biotechnology. In: Industrial Biotechnology, Vol. 3a, S. 3-84, Christoph Wittmann, James Liao (Edts.), Copyright Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, Germany. Reproduced with permission. Springer Spektrum ist ein Imprint der eingetragenen Gesellschaft Springer-Verlag GmbH, DE und ist ein Teil von Springer Nature. Die Anschrift der Gesellschaft ist: Heidelberger Platz 3, 14197 Berlin, Germany

Für Diana und Marie-Christiane

Vorwort

Beide Autoren haben zwischen 1960 und heute eine erstaunliche Revolution in der Forschung in den Bereichen Biologie und Biochemie und der Analyse komplexer biologischer Strukturen selbst miterlebt. Dabei wurde die enorme Vielfalt der Natur erkannt, besonders der Mikroorganismen, sowie die Verwandtschaft und gegenseitige Abhängigkeit aller Lebewesen. Dieses Phänomen beruht auf der vielfältigen Fähigkeit von Lebewesen, Stoffe umzuwandeln. Das Produkt eines Organismus ist Nahrungsmittel für einen anderen. In großen Gemeinschaften (Kommensalen) stellt sich am Ende ein Gleichgewicht ein. Die Nutzung dieser Fähigkeit, chemische Stoffe fast beliebig umzuwandeln, stellt eine zentrale Fähigkeit der Biotechnologie dar. Wie umfassend weit unsere Fähigkeiten in dieser Hinsicht sich mit der Zeit entwickelt haben, möchten wir den Leserinnen und Lesern vermitteln. Sie haben unser Leben hinsichtlich Gesundheit und Medizin, Umwelt, Nahrung und Chemie nachhaltig verändert. Daraus resultiert die Faszination der Geschichte der Biotechnologie (BT) und ihrer Entwicklung zu einer Schlüsseltechnologie. Ihre Entwicklung verlief parallel zu den Erkenntnissen der Lebenswissenschaften und der Entschlüsselung ihrer Geheimnisse, wie erwähnt. Diese erfolgten insbesondere in der Mikrobiologie, der Biochemie, der Genetik und Molekularbiologie sowie den technischen Wissenschaften. Die Fortschritte der Wissenschaften führten schließlich zur Herausbildung einer neuen, eigenständigen Wissenschaft, der „molekularen Biotechnologie“. Immer hatte die BT einen bedeutenden Einfluss auf das Leben und auf seine Qualität. Im 19. Jahrhundert diente sie vorwiegend dem Genuss, der Gewinnung von Bier und Wein, aber auch der Herstellung von Lebensmitteln. Mit der Produktion von Penicillin verschob sich der Fokus auf Arzneimittel. Ein enormer Bedeutungszuwachs erfolgte mit der Entwicklung der Gentechnik, wobei wiederum zahlreiche Medikamente im Vordergrund standen, zusätzlich mit der Herstellung von Nahrungsmitteln und Verfahren der Umwelttechnik. In jüngster Zeit stellen zwei Nobelpreise für Chemie (2020) und der fulminante Erfolg bei der schnellen Entwicklung von Impfstoffen für COVID-19 in der Pandemie 2020 herausragende Erfolge dar und sprechen für eine große Zukunft.

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Vorwort

Einer der Autoren (KB) hat die Faszination früh erfahren, im Kontext der Erstellung der Studie Biotechnologie der DECHEMA (Abschn. 5.6), an der er als junger Wissenschaftler beteiligt war. Es ging damals um die Zukunft und die Förderung der Biotechnologie; die Geschichte war dabei im Hintergrund präsent. Das politische Umfeld an der Universität Frankfurt in den Jahren ab 1968 regte darüber hinaus zu einer kritischen Sicht der Wissenschaftspolitik an und führte verstärkt zu einer allgemeinen Reflektion in studentischen und wissenschaftlichen Arbeitskreisen über den gesellschaftspolitischen und historischen Hintergrund von Wissenschaft und Technik. Das Buch gibt einen Überblick über den Fortschritt der BT über einen großen Zeitraum, insbesondere seit Anfang des 19. Jahrhunderts. Es zeichnet Schlüsselereignisse nach und schildert die Forschung und zahlreiche Entwicklungen in Wissenschaft und Technik durch Pioniere. Von der Konzeption her, eine kurze Geschichte nachzuzeichnen, muss es sich auf Wesentliches konzentrieren, mit einer Auswahl von Beispielen, die den allgemeinen Fortschritt illustrieren. Zahlreiche Literaturzitate und Verweise auf Übersichten sollen neugierig machen und zu weiterem Lesen anregen. Die Autoren berichten aber auch über kritische Aspekte und Konflikte. Sie wollen den Zusammenhang von Forschung, Wissenschaft, von Entwicklung und technischen Innovationen mit wirtschaftlichen Aktivitäten sowie gesellschaftlichem Bedarf und politischen Rahmenbedingungen darstellen. Das Buch richtet sich an einen breiten Kreis interessierter Leser, Studenten, auch Schüler, Lehrer und Hochschullehrer, (Fach-)Wissenschaftler und allgemein an Wissenschaft und Technik interessierte Leser. Es soll über wissenschaftliche und technische Entwicklungen in der BT informieren, auch mit dem Ziel, sie zu verstehen, zu interpretieren und zu erklären. Dieses Buch bezieht sich in wesentlichen Teilen auf zuvor erschienene Publikationen, die jeweils am Anfang einzelner Kapitel angeführt sind. Vieles ist in diesen früheren Publikationen schon dargestellt worden, einiges ist in diesem Buch neu erzählt, etwa um an Beispielen und Episoden den Gang der Geschichte zu illustrieren. Neuere Aspekte und Ereignisse sind ergänzt worden, auch bezüglich der jüngsten Entwicklungen.

Danksagung Herr Dr. Rainer Münz vom Verlag Springer-Nature hat die Anregung zu diesem Buch gegeben, dafür gebührt ihm besonderer Dank. Er förderte das Schreiben mit zahlreichen Anregungen, Kommentaren, auch wesentlichen Korrekturen. Dankbar sind wir auch den Mitarbeiterinnen des Verlags, Frau Stella Schmoll und Frau Désirée Claus, die uns mit Korrekturen und Hinweisen geholfen haben. Besonderer Dank gilt weiterhin Prof. Dr. Uwe Bornscheuer, Universität Greifswald, und Prof. Dr. Joachim Klein, Technische Universität Braunschweig, die uns mit kritischen und konstruktiven Kommentaren und vielfältigen Anregungen, mit

Vorwort

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zahlreichen Hinweisen und wesentlichen Ergänzungen begleitet haben. Ihr umfassendes Wissen in der Biotechnologie und ihre Kenntnis des gesellschaftlichen Umfelds haben unseren Horizont erweitert. Herzlicher Dank seitens Klaus Buchholz gilt meiner lieben Frau Diana Buchholz, die mich im gesamten Prozess des Schreibens begleitet und unterstützt hat. Sie hat als interessierte Leserin mit viel Geduld, zahlreichen Hinweisen und Anregungen zum allgemeinen Verständnis und zum Gelingen beigetragen. Dem HZI ( Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung, Braunschweig) möchte John Collins (bis 2004 Mitarbeiter des Instituts, kombiniert mit einer Professorenstelle an der TU Braunschweig) für die weitere Nutzung seines Email-Kontos und der Bibliothek des HZI (Leiter Axel Plähn ) während 24 Stunden am Tag herzlich danken. Dies war ein große Hilfe. Klaus Buchholz John Collins

Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Anhang: Wichtige Quellen der Recherchen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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2 Ursprünge, frühe wissenschaftliche Periode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2 Frühe experimentelle wissenschaftliche Befunde . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2.1 Die Alkoholfermentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2.2 „Ungeformte, unorganisierte Fermente“ (Enzyme) . . . . . . . . 2.3 Anwendung biotechnologischer Verfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.4 Theoretische Konzepte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.4.1 Ausbildung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.4.2 Die vitalistische Schule . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.4.3 Die chemische Schule . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.4.4 Fermentation – ein Rätsel, ein epistemisches Ding . . . . . . . . Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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3 Pasteur: Mikrobiologie – eine neue Wissenschaft – Grundlage der Technik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.1 Ein rätselhaftes Phänomen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2 Probleme der Alkoholproduktion– und ihre Lösung . . . . . . . . . . . . . . 3.3 Eine Theorie der Fermentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.4 Enzyme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.5 Technische Entwicklungen und Produkte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.6 Neue Forschungsinstitute . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.7 Impfen – eine kühne, lebensrettende Erfindung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.8 Zusammenfassung und Fazit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

33 35 38 42 44 45 54 55 58 60

4 Die Begründung der Biochemie: Buchner . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.1 Das Schlüsselexperiment Buchners . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.2 Widerspruch und Bestätigung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.3 Die Etablierung der Biochemie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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Inhaltsverzeichnis

4.4 Die Glykolyse, eine komplexe biochemische Stoffumwandlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.5 Anwendung, neue Produkte und Prozesse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.5.1 Aceton, Butanol und Glycerin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.5.2 Organische Säuren, Hefe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.5.3 Enzyme für Brauerei und Bäckerei . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.5.4 Biologische Abwasserreinigung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.6 Wissenschaften und Institutionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.7 Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 Penicillin, die Ära der Antibiotika und die Expansion biotechnischer Produktionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.1 Flemings Entdeckung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.2 Floreys, Chains und Heatleys strategischer Blick . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.3 Die Entwicklung in den USA – ein neues Konzept für Wissenschaft und Technik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.4 Resistenzen – ein Trauma bis heute: neue Antibiotika . . . . . . . . . . . . 5.4.1 Pionierarbeit für die Synthese neuer, gegen resistente Bakterien wirksamer Antibiotika – die enzymatische Penicillinspaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.5 Weitere Pharmazeutika und neue Produkte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.5.1 Steroide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.5.2 Weitere bedeutende Fermentationsprodukte . . . . . . . . . . . . . . . 5.5.3 Enzyme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.5.4 Ein bedeutendes Arbeitsgebiet: Umweltbiotechnologie, biologische Abwasser- und Abluftreinigung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.5.5 Konzeption und Bau eines Hochleistungs-Anaerob-Fließbettreaktors im Großmaßstab – eine Episode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.6 Politische Initiativen: Die Dechema-Studie Biotechnologie . . . . . . . 5.7 Status der Biotechnologie – eine eigenständige Wissenschaft? . . . . 5.8 Zusammenfassung, Fazit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 Pionierentwicklungen in der Gentechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.1 Präambel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.2 Konzeptionelle Gedankensprünge führen zu Innovationen . . . . . . . . 6.3 Überraschende Entdeckungen führen zu neuen Forschungsgebieten und -methoden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.4 Bekannte Methoden, ohne die die Gentechnik nicht möglich gewesen wäre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.4.1 Röntgenstrukturanalyse und Kristallographie: Einblick in die molekulare Struktur auf der atomaren Ebene . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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Inhaltsverzeichnis

6.4.2 Gelelektrophorese (Chromatographie im elektrischen Feld): Entdeckung von Produkten mutierter Gene . . . . . . . . . 6.4.3 Proteinsequenzierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.4.4 Sequenzierung von Nucleinsäuren – Vorspiel: Phagen-, Bakteriengenetik und Biochemie, das Genkonzept . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.5 DNA: Der Transfer und die Selektionierung in lebenden Zellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.6 Genklonierung bis 1973: Die Ära der modernen Biotechnologie beginnt auf der Grundlage der molekularen Biologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.6.1 Voraussetzungen des Klonierens: Biochemie der Nucleinsäuren und Enzymologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.6.2 Die Anwendung bekannter Methoden, oder ein konzeptioneller Sprung: Details . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.7 Genomkartierung, Genomanalyse: Klonierung von Genombibliotheken, Restriktionsmuster (Maps) und Restriktionsfragment-Längenpolymorphismen (RFLPs) . . . . . . . . . . . 6.7.1 Vorbemerkung: Humangenetik vor der Gensequenzierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.7.2 Wichtige Ansätze zur Genomanalyse im DNA-Zeitalter (Genortung auf den Chromosomen und die Ursache familiärer (vererbter) Krankheiten) . . . . . . . 6.7.3 DNA-Hybridisierungschips u. a. (sofortige Erkennung von Sequenzvarianten – Polymorphismen) . . . . . . . . . . . . . . . . 6.7.4 Der Einfluss des Mega-Sequenzierens auf die Biotechnologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.8 Die Expression von Genen anderer Organismen: Transgene Tiere mit rDNA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.9 Zukünftige Trends . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 Die Neue Biotechnologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.1 Die Ära der Gründung neuer Biotech-Firmen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.1.1 Unternehmenspolitik: Übernahmen, Zusammenschlüsse und Kooperationen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.2 Neue Methoden und Techniken des Bioengineering . . . . . . . . . . . . . . 7.3 Das Spektrum aktueller Biotechnologischer Produkte und Verfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.3.1 Pharmazeutische Produkte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.3.2 Die Bereiche Lebensmittel und Industrie . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.3.3 Die Bereiche Pflanzen-Biotechnologie und Landwirtschaft . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.4 Fazit, Schlussfolgerungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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XIV

Inhaltsverzeichnis

8 Zusammenfassung und Schlussfolgerungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.1 Bedeutende Entwicklungen in der Biotechnologie und Auswirkungen auf die Gesellschaft . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.1.1 Innovationen, Quellen, Faktoren und Bedingungen . . . . . . . . 8.2 Wissenschaftliche Entwicklungen und Bedeutung der Wissenschaften für die Biotechnologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.3 Die Biotechnologie als neue, eigenständige Wissenschaft . . . . . . . . . 8.4 Rätsel in der Wissenschaft – Faszination der Forschung – Epistemische Dinge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Anhang: Das Phasenmodell wissenschaftlicher Entwicklung . . . . . . . . . . . Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

235 235 240 241 244 248 252 254

Glossary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 257 Stichwortverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261

Abkürzungsverzeichnis

1D, 2D 6-APA 7-ACA a A

Anm. AT BAC

Bd. Ber. block buster, BMS BRCA-Gene

BT Bull. C Caltech cDNA C&EN CHO-Zellen Compt. rend.

eindimensional, zweidimensional 6-Aminopenicillansäure 7-Aminocephalosporansäure Annum; Jahr Adenin, Baustein in einer DNA oder RNA alpha, z.B. glykosidische Bindung, Spezifität von Enzymen, insbes. Glykosidasen Anmerkung A: Adenosin, T: Thymidin (s. Alberts, S. 71) bacterial artificial chromosome, bakterielles künstliches Chromosom, zum „Verpacken“ von Genomfragmenten und Einschleusen in E. coli Band Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft Produkte, in der Regel Pharmazeutika, mit sehr hohem Umsatz (über einer Milliarde $ oder ) Bristol-Myers Squibb (breast cancer associated gene 1 and 2), sog. Brustkrebsgene aus der Gruppe der Tumor-Suppressorgene, deren Aufgabe im Schutz der Zelle vor maligner Entartung liegt Biotechnologie Bulletin de la Société Chimique Cytosin, Baustein in einer DNA oder RNA California Institute of Technology, Pasadena, USA copy DNA (ausgehend von RNA wird eine DNA-Kopie gemacht) Chemical & Engineering News Chinese-Hamster-Ovary-Zellen, Zelllinie aus Ovarien des chinesischen Zwerghamsters Comptes rendus des séances de l’Académie des Sciences (Paris)

XV

XVI

contigs CRISPR-Cas9

dA, dC, dG, dT DNA $, Dollar ds, dsDNA E. coli ELISA

EMEA EMP ES EST FAO/IAEA FDA g G GBF GC GCNV GCSF GFP GMO GSK HAC HCV-Infektionen HD h-Insulin HL, hl Hrg. HPLC HUGO

Abkürzungsverzeichnis

clusters of overlapping sequences, zusammenhängende überlappende Sequenzen: contiguous sequences clustered regularly interspaced short palindromic repeats und das assoziierte Cas9-Enzym (CRISPR stellt eine kurze RNASequenz dar, die zielgenaues Andocken an einer Stelle in der DNA ermöglicht; Cas9 ist ein assoziiertes Enzym, das an der Zielstelle die DNA schneidet) Deoxynucleotide Deoxyribonucleinsäure, Bausteine der Gene Es sind damit immer US-Dollar bezeichnet Doppelstrang, Doppelstrang-DNA Escherichia coli enzyme linked immunosorbent assay, enzymgekoppelter Immunnachweis: ein bindender Antikörper ist mit einem Enzym gekoppelt, das aus einem Substrat ein farbiges Produkt erzeugt (die Empfindlichkeit der Test wird vielfach (bis 10.000-fach) erhöht) European Authority for Approval of Pharmaceuticals Earth Microbiome Project expressed sequences gene region tags, Gen-Regionen-Tags Food and Agriculture Organization of the United Nations / International Atomic Energy Agency Food and Drug Administration, USA Gravitationskonstante (Stärke der Gravitation) Guanosin, Baustein in einer DNA oder RNA Gesellschaft für Biotechnologische Forschung, heute HZI, Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung, Braunschweig G: Guanosin, C: Cytosin gene copy-number variants granulocyte colony stimulating factor green fluorescent protein, grün fluoreszierendes Protein genetically modified organism GlaxoSmithKline (USA) human accessory chromosome Hepatitis-C-Virus-Infektionen Chorea Huntington Human-Insulin Hektoliter, entspricht 100 L Herausgeber high performance liquid chromatography(Hochdruckflüssigkeitschromatographie) Human Genome Organisation, wird in Deutschland oft als Synonym für das Humangenom-Sequenzierungsprojekt benutzt.

Abkürzungsverzeichnis

HZI I IFN kb L L/a lb mAB

MJ mL Mio. MIT Mrd. mRNA

NCBI Neue BT NIH NTP OTA PCR PiPS PNAS RFLP rDNA rDNA-Technik

RE rI:rC

RNAi

SZ ss, ssDNA t T

XVII

Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung, Braunschweig Inosin Interferone, biologischen Regulatoren (response modifiers, Teil eines antiviralen Frühwarnsystems) Kilobasenpaare (1000) Liter Liter pro Jahr pound, 453 g monoclonal antibody, monoklonaler Antikörper, ein einzelner Antikörpertyp, der gegen ein spezifisches Epitop (antigene Determinante) gerichtet ist. Megajoule Milliliter (ein Tausendstel Liter) Million Massachusetts Institute of Technology, Cambridge (USA) Milliarde messenger- (Boten-)Ribonucleinsäure, die die Aminosäuresequenz eines Proteins festlegt, für die Übertragung von genetischer Information verantwortlich National Center for Biotechnology Information Neue Biotechnologie National Institute of Health (USA) Nucleotidtriphosphat Office of Technology Assessment, USA polymerase chain reaction zur Vervielfältigung von DNA, von Gensequenzen protein induced pluripotent stem cells, eiweißinduzierte pluripotente Stammzellen Proc. National Acad Sciences (USA) Restriktionsfragment-Längenpolymorphismen, s. Anm. 12 rekombinante DNA rekombinante DNA-Technik, Produktion von Pharmazeutika u. a. Produkten mittels genetisch modifizierten Mikroorganismen Restriktionsenzyme, Restriktionsendonucleasen ribo-Inosin::ribo-Cytosin (eine synthetische dsRNA, ein Strang Polyinosin und ein komplementärer antiparalleler Strang Polycytosin) RNA-Interferenz, Methode, Gene zu inaktivieren durch Einführung kurzer doppelsträngiger RNA-Moleküle, die mit der mRNA des Zielgens hybridisieren und zu ihrem Abbau führen Süddeutsche Zeitung single strand, Einzelstrang, Single-strand-DNA Tonne Thymin, Baustein in einer DNA oder RNA

XVIII

Abkürzungsverzeichnis

t/a tPA

Tonnen pro Jahr tissue plasminogen activator, Blutgerinnungsfaktor zur Thrombolyse Transfer-RNA, kleine RNA-Moleküle, die bei der Proteinsynthese als Adapter zwischen mRNA und Aminosäuren dienen Uracil, Baustein in einer RNA University of California, San Francisco World Health Organization yeast artificial chromosome

tRNA U UCSF WHO YAC

Glossar1

B-Zellen eine Gruppe weißer Blutkörperchen, B-Lymphozyten, die Antikörper bilden contigs clusters of overlapping seuquences, Cluster überlappender Sequenzen crown gall-tumor Pflanzen-Tumor Elektrophorese Trennung von Molekülen – DNA, RNA oder Proteine – auf der Basis der unterschiedlichen Wanderungsgeschwindigkeiten in einem Gel mit einem angelegten elektrische Feld Episomal außerhalb eines Chromosoms gelegene DNA-Sequenzen (z. B. Plasmide) (Winnacker, S. 190) EST-Konzept expressed sequence tag-based approach for the identification of coding regions (genes) Expression (enzymatische) Übersetzung eines Gen-Abschnittes in das entsprechende Protein in Mikroorganismen Fibrose krankhafte Bindegewebsvermehrung Fingerprint Fingerabdruck, in der Genetik für genetischen Fingerabdruck, bei Proteinen für typische, charakteristische Abbau- (Hydrolyse-) Produkte gene mapping Zuordnung eines Gens und seines Produkts gene mining Suche nach neuen DNA-Quellen (z. B. für enzym-codierende Gene bez. neuen Eigenschaften) in beliebigen (Umwelt-) Proben Hämophilie Bluterkrankheit h-Insulin Human-Insulin Hybridom Das Produkt der Fusion einer Myelomzelle (Plasmazellkrebs-Zelle) mit einem antikörper-produzierenden Lymphozyt. Diese Zellkombination (Hybridom) bleibt in Zellkultur unbegrenzt teilungsfähig und produziert einen einzigen Antikörpertyp Insertions-Element kleine mobile (springende) DNA-Sequenzen (z. B. Transposons) Insert DNA die in einen Klonierungsvektor eingebaut ist

1 Teilweise aus Glick, B R und Pasternak J J 1995, Molekulare Biotechnologie, Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg; Alberts,B et al., 2005, Lehrbuch der Molekularen Zellbiologie, Wiley– VCH, Verlag, Weinheim; Roche Lexikon Medizin, Hrg. Hoffmann-La Roche AG und Urban und Fischer, München. © Springer-Verlag GmbH Deutschland, ein Teil von Springer Nature 2022 257 K. Buchholz und J. Collins, Eine kleine Geschichte der Biotechnologie, https://doi.org/10.1007/978-3-662-63988-7

258

Glossar

in silico mittels Computer-Modellierung ermitteltes Ergebnis, z. B. Struktur Intercalierend einlagernd, z. B. von Farbmolekülen in große DNA-Moleküle Interferone biologischen Regulatoren (response modifiers) Intron Genabschnitt, der transkribiert wird (in RNA), aber bei der Prozessierung zu Messenger-RNA herausgeschnitten wird Introns nicht kodierende Regionen in der DNA bzw. RNA, werden aus der RNA durch Splicing ausgeschnitten Konjugation Der unidirektionale Transfer von DNA Lymphokine biologischen Regulatoren (response modifiers) mapping Zuordnung eines Gens und seines Produkts Meiose Spezieller Typ der Zellteilung, bei der vier haploide Tochterzellen entstehen Muskeldystrophie nicht-neurogene Muskelschwunderkrankungen Mutation Genetische Veränderung von Mikroorganismen durch Einwirkung von UV- oder Röntgenstrahlen, oder durch chemische Agentien mRNA messenger, „Boten“-RNA, überträgt RNA-Abschnitte zur Synthese von Proteinen Northern Blotting Identifizierung rekombinanter RNA-Fragmente durch Transfer von Gelen auf Nitrocellulose-Filter Nucleotid bestehend aus einer Base (A, C, G, T), einer Desoxyribose (ein Zuckermolekül), und einer Phosphatgruppe (jeweils über spezifische Bindungen verknüpft) open-reading frame offenes Leseraster Operator DNA-Bereich strangaufwärts von prokaryotischen Genen, an den ein Repressor oder ein Aktivator bindet phage-display Methode mit der ein Gen-Produkt an der Oberfläche einer Bakteriophagen-Hülle präsentiert wird (zugänglich als Bindungspartner eines Zielmoleküls) Polymorphismen variable Abschnitte in kurzen Sequenzen post-docs wissenschaftliche Mitarbeiter, die nach der Dissertation in (meist renommierten) Labors sich weitere, spezielle Kenntnisse aneignen Primer kurzes Oligonucleotid, das mit einem Matrizenstrang hybridisiert und ein 3‘-Hydroxyende für die Initiation einer Nucleinsäuresynthese bereitstellt Proteomics Analyse des Proteoms, der Gesamtheit der Proteine in einem Organismus Scale-Up Maßstabsvergrößerung; die Übertragung von Laborergebnissen in technische Dimensionen Screening Sieben; Suche nach Wirkstoffen, Mikroorganismen; Selektion nach Wirkungen; Aussieben, Aussuchen von Mikroorganismen mit verbesserter Leistung (Produktivität) aus einer (sehr großen Zahl) genetisch veränderter Mikroorganismen; Aussieben, Herausfinden eines gesuchten Klons aus einer Agarplatte mit – in der Regel sehr vielen – Varianten bzw. Mutanten eines Mikroorganismus „shotgun“-Technik „shotgun genome sequencing“: „Schrotschuß-Sequenzieren“, Unterteilung des Genoms in zufällige Fragmente, die einzeln sequenziert, und

Stichwortverzeichnis

259

dann mittels Computer-Algorithmen nach ihrer Sequenzüberlappung geordnet werden Sichelzellanämie erbliche Strukturanomalie des Hämoglobinmoleküls Spleißen Intronsequenzen (nicht kodierende Abschnitte eines eukariotischen Gens) werden aus neu synthetisierter RNA entfernt start-ups Neugründungen synthetische Biologie Die Synthetische Biologie stellt einen weiteren neuen Zweig („an emerging technology“) der BT dar, der eine integrierte Strategie anstrebt zum Design von Mikroorganismen und Zellen, mit dem Ziel der effektiven Produktion von Chemikalien, Energieträgern und Treibstoffen, Pharmazeutika und der Nutzung pflanzlicher Biomasse (Übersicht: Sun und Alper, 2017). teratogene (Substanzen) Substanzen, die Missbildungen in Embryonen verursachen ß-Thalessemie erbliche Störung der Hämoglobinbildung Transduktion virenvermittelter Transfer von DNA von einer Zell in eine andere Transformation Vorgang, bei dem Zellen freie (nackte) DNA-Moleküle aus ihrer Umgebung aufnehmen und gegebenenfalls in das Genom einbauen Transkription Umschreiben eines DNA-Strangs in eine komplementäre RNASequenz durch das Enzym RNA-Polymerase Translation Übersetzung von DNA-Sequenzen in Proteine (mittels mRNA in Ribosomen) Transposon DNA-Segment, das in ein Chromosom integriert werden kann, diese Position wieder verlassen kann und an anderer Stelle erneut integrieren kann (kann z. B. Resistenz-Gene enthalten) tRNA transfer-RNA: kleine RNA-Moleküle, die bei der Proteinsynthese kovalent eine bestimmte Aminosäure binden und zur Synthese bereitstellen Western Blotting Proteine werden durch Elektrophorese getrennt und ein „Abdruck“ auf einem Fllter hergestellt (geblottet), spezifische Proteine werden auf dem Abdruck mit markierten Antikörpern (z. B. mit ELISA) sichtbar gemacht (Towbin, et al.,1979) YAC yeast artificial chromosome, künstliches Hefe-Chromosom, Vektorsystem zur Klonierung von DNA-Fragmenten, die mehrere hundert Kilobasen lang sein können zystisch in Form einer Zyste

Stichwortverzeichnis

A AbbVie Übernahme von Allergan, 193 AB Kabi Somatostatin, 186 Abluft Grenzwerte, 119 Abluftreinigung, 218 Abluftreinigung, biologische, 122 Abraham, E. Cephalosporin C, 104 Abwasser Grenzwerte, 119 Abwasseranlagen, 218 Abwasserreinigung, 83 anaerobe, 83, 118, 120, 121 biologische, 83, 118, 119 Kosten, 122, 218 Aceton, 77 Herstellung, 77 Sprengstoffindustrie, 76, 77 Acremonium chrysogenum, 104 Acrylamid, 118, 210, 213 Actinomyceten, 104 Actinomycin, 104 Activase (tPA), 187 Adenocarcinom Epothilon, 210 Adenovirus, Vektor, 208 Affinität, 26 Affinitätsanpassung, 158 Affinitätsselektion, 138 Affymetrix Biochip-Industrie, 183 Agrobacterium tumefaciens, 159 Agrobakterium Vektor-System, Pflanzen, 220 Akademie, 2 Gründungen, 242

Al Capone, 50 Algorithmus Genome-Assembler-, 162 zur Schrotschusssequenzierung, 160 Alkalische Phosphatase, 147 Alkohol Fermentation, 38 Konsum und Herz-Kreislauf-Erkrankungen, 51 Produktion, 38, 79 Produktion 1893, 53 Produktion, Probleme, 38 Produktion USA, illegale, 50 Treibstoff, 114, 115 alkoholische Gärung Zwischenprodukte, 71 Allergan Übernahme durch AbbVie, 193 α-Amylase, 115 α-Galactosidase Klonierung, Produktion, 213 α-Glucosidase, 115 α-Interferon, 187 Altmann, Richard, 140 Amgen, 164, 188 Gentechnologie Firma, 164 Aminoacylase, 118 6-Aminopenicillansäure (6-APA), 107 Patente, 110 Aminosäuren, 113, 210 Futtermittel, 114 Kosmetika, 114 Produktion, 114 Ampicillin, 107 Amylase Fermentation, Anwendung, 81 Lebensmitteltechnik, 115 Amyloglucosidasen gentechnisch optimiert, 214

© Springer-Verlag GmbH Deutschland, ein Teil von Springer Nature 2022 K. Buchholz und J. Collins, Eine kleine Geschichte der Biotechnologie, https://doi.org/10.1007/978-3-662-63988-7

261

262 anaerobe Verfahren Abwasser, 120 Anaerob-Fließbettreaktor, 120 analytischen Methoden, 198 Animpfen, 23, 40 Bierbrauerei, 17 Anthrax, 57 Antibabypille, 112 Antibiotika Forschung, China, 106 gegen resistente Bakterien, 107 Missbrauch, 104 neue, 105 neue Entdeckungen, 104 Produktion, 204 semisynthetische, 106 Antikörper Corona-abwehr, 209 CoV-2, 207 monoklonale, 150, 152 rekombinante, 166, 186 antimykotische Wirkung Epothilon, 209 Applied Biosystems, 148 DNA-Sequenzierungsautomaten, 148 Ära der rekombinanten DNA, 186 Arnold, F., 202 Ascorbinsäure, 80 Asien Fermentation, 12 Asilomar Konferenz, 181 Aspartam enzymatische Synthese, 215 Aspergillus niger Citronensäurefermentation, 79 Aspergillus oryzae, 81 AstraZeneca Corona-Impfstoff, 208 Asymmetrie molekulare, 37 asymmetrische Synthese Sitagliptin, 203 ATP, 66, 72 Aufarbeitung, 198 Ausbildung Biotechnologie, 247 Dechema-Studie, 126 Ausbildungslehrgänge, 127 Ausschlusschromatographie, 141 Avery, C. E., 78 Avery, O., 149

Stichwortverzeichnis B Bacillus delbruckii Milchsäurefermentation, 78 BACs/PACs, 159 Bakterien anaerobe, Symbiose, 120 Genetik, 144 Bakteriologie, 55 Bakteriophage lambda Klonierungsvektoren, 157 Bakteriophagengenetik, 144 Bal31-ss-Endonuclease, 148 BASF GM-Pflanzen, 221 L-Lysin, 201 Baumwolle, GM-Pflanzen, 221 Bayer AG Penicillinspaltung, 108 Bayer, Monsanto GM-Pflanzen, 221 Béchamp, A., 43, 44, 47 Beecham Penicillinspaltung, 108 Beecham, 6-APA, 111 Behrens, D., 124 Behring, A. von Schutzimpfung, 57 Behringwerke, 58 Béral, 28, 249 Berg, P., 136, 150, 153, 180 Risiken, Gentechnik, 181 Bernhauer, K., 84 Berthelot, M., 43, 44 Berthollet, C.L. Affinität, 26 Berzelius, J.J., 23, 44, 81 katalytische Kraft, 25 Bier Alkoholgehalt, 48 Brauprozess, 49 Konsum, 48 Mesopotamien, 235 Produktion, 80 Steuer, 235 Typen, 48 Bierbrauen 1840, 19 Probleme, 47 Sumerer, 10 Ursprung, 10 Bierhefe, 49 Bierproduktion, 211 2018, 211 Biersteuer, 49

Stichwortverzeichnis Bigot, M. Fabrikant, 38 big pharma, 189 Biochemical engineering, 102, 198, 245 Biochemie Definition, 70 Geschichte, 70, 243 Grundlage, Buchner, 64 Paradigma, 70, 243 Wissenschaftler, 73 Zeitschriften, 70, 84 Biochemie Kundl Penicillin V, 102 Biochip-Industrie Affymetrix, 183 Biochips, 183 Biodiesel, 210 Bioengineering, 194 Bioethanol Emissionen, 215 Produktion, 215 Produktionsanlage, 216 Prozess, 215 Bioethanolanlage Schema, 215 Bioferon Interferon ß, 195 Biofilter, 122 Biogas, 119, 217 Reststoffe als Substrat, 217 Biogasanlagen China, Indien, 217 Biogen S.A., 187 Bioinformatik, 199 Annotation von Gensequenzen, 199 Biokatalysator 6-APA, Stabilität, 110 Optimierung, 202 Penicillinspaltung, 109 biologischer Abbau von Plastik, 219 Biontech Corona-Impfstoff, 208 Biopharmazeutika rekombinante, Martvolumen, 196, 205 Biopolymere, 210 Bioraffinerien, 216 Bioreaktoren, 205 Biosystemtechnik, 198, 199 Anwendungen, 201 Biotech-Firmen Übernahmen, 193 Umsatz, 189, 195 Biotechnologie, 244 Basis-Disziplinen, 128

263 Dechema-Studie, 122 Definition, 3, 124 Disziplinen, 242 Entwicklung, 247 Neue, 244 Neue, kritische Aspekte, 247 Paradigma, 245, 246 Status, Wissenschaft, 244 Studiengang, 128 Subdisziplinen, 245 USA, Innovation, 178 wissenschaftlicher Status, 128 Biotechnology and Bioengineering, 129 Biot, J.B., 36 Bioverfahrenstechnik, 102, 194, 198, 245 Biozentrum für Biotechnologie TU Braunschweig, 127 Birch, B., 35 Blockbuster, 178, 206 Pharmazeutika, 187 Blutserum gegen Diphtherie, Wundstarrkrampf, 57 Boehringer Mannheim α-Galactosidase, 214 Böhme, G., 2, 242 Bohnet, M., 128, 129 Bohr, N., 144 Bornscheuer, U, VIII Boten-RNA-Technik Corona-Impfstoff, 208 Botstein, D., 137 Boyer, H., 136, 151, 153, 180, 183, 185, 252 Genentech, 183 Patent, 181 Bragg, W.H., 143 Bragg, W.L., 143 Brauereiindustrie, 48, 49 Braugesetz, 12 Braukessel, 50 Braunschweigische Maschinenbauanstalt AG anaerober Fließbettreaktor, 122 Brauprozess, 49 historisch, 49 BRCA-Gen Brustkrebs, 166 Brennstoffzellen, mikrobielle, 218 Bristol-Meyers-Squib Epothilon, 210 Bristol-Myers-Squibb Übernahme von Celgene, 193 British School of Malting and Brewing, 55 Brockhaus 1898, Wein, 51 Brot, 53

264 Antike, 12 Brustkrebs BRCA1-Gen, 165 Buchner, E., 59, 243 Schlüsselexperiment, 64 Verständnis der Fermentation, 251 Bückel P., 214 Bud, R., 5, 103 Bundesministerium für Bildung und Wissenschaft, 124 Burgund Weinlagen, 52 Burke, D.T., 158 Buswell, A. M., 83 Butadien, 76 1,4-Butandiol, 213 Butanol, 77

C Cagniard-Latour, C., 23, 42 Alkoholfermentation, 15 Carlsberg Institut, 55 Cavendish Laboratory Cambridge, 143 Celera Humangenomsequenzierung, 161 Celgene Übernahme durch Bristol-Meyers-Squibb, 193 Cellulase, 115, 116, 216 Cephalosporin, 105 semisynthetische, 105 Spaltung zu 7-ACA, 111 Cetus Corporation, USA, 182 Chain, E. B., 92, 101 Tests, Penicillin, 94 Chaperon (Helferprotein), 151 Chapman, C., 75 Charpentier, E. CRISPR-Cas9, 190 ChemChina GM-Pflanzen, 221 chemische Schule, 23, 25 Chibata, I., 116 Chibnall, A., 144 Chinese Hamster Ovary, 195 Chiron Corp, 189 Chloramphenicol, 105 Cholesterin, 112 Chorea Huntington, 156 CHO-Zellen, 195 chronische Krankheit, Disposition, 164 Church, G., 168

Stichwortverzeichnis Churchill, W., 77 Chymosin Käseherstellung, 54 Ciba-Geigy Epothilon, 209 Citratcyclus, 74 Citronensäure, 79, 113 Citronensäurecyclus, 72 Clostridium acetobutylicum Weizmann, 77 codon-degeneracy, 145 Coenzym Glykolyse, 66, 72 Cohen, S. N., 136, 151, 180, 252 Patent, 181 Collins, J., 179, 214 Collins, J., PA, 111 Connstein, W., 78 contig, 157, 158, 160 Coronavirus, 239 Gen-Sequenz, RNA-Genom, spike protein, 207 Strukturanalyse, 207 Corticosteroid, 112 Cortison, 112 Corynebacterium, 114 Corynebacterium glutamicum L-Lysin, 201 Cosmid, 159 Klonierungsvektoren, 157 Cosmid-Methode Klonierung des PA-Gens, 111 Cosmid-Technik, 214 Côte d’Or, 52 Coulson, A., 146 CoV-2 Spike Glycoprotein, 207 COVID-19, 154, 239 Impfstoff, 168, 207, 208 PCR-Test, 164 Covid-19-Pandemie, 207 Craig Venter Human-Genom, 193 Crea, R. h-Insulin, 186 Crick, F., 123 Crick, F.H.C., 149 CRISPR ethische, medizinische Aspekte, 191 CRISPR-Cas9, 137, 168 Editierung von Genen, 189 Patentstreit, 191 Crispr Therapeutics klinische Tests, ß-Thalessemia, 192 Croft-Hill, A., 81 crown gall-tumor, 159

Stichwortverzeichnis Currie, J. N., 79

D Danna, K., 153 Darwin, C., 155 Davis, R., 162 D-Day Penicillinversorgung, 100 Dechema, 124 Dechema-Studie Biotechnologie, 122 Themen, 125 Degussa L-Lysin, 201 Delbrück, M., 67, 68, 144 Denitrifizierung Abwasser, 120 Design biologischer Systeme, 202 Desoxynucleotid, 148 für Sequenzierungsautomaten, 148 Detergenzien, 210 Dextrin, 115 Herstellung, 22, 54 Diastase, 18, 25, 44, 75 Dextrin, 54 Diesterase, aus Schlangengift, 146 Digitalis Herzglykoside, Cholesterol, Pregnenolon, 112 Dihydroxyacetonphosphat, 72 Dionysos Wein, 10 Diphtherie Blutserum, 57, 58 Directed Enzyme Evolution, 202 Disulfidbrücke Proteinfaltung, 144, 151 Diversität, mikrobielle, 139 DNA Faltung, 152 Klonieren, 164 Klonierung, 180 rekombinante, Technologie, 137 Shuffling, 158, 202 Struktur, 123, 152 Struktur, Watson und Crick, 237 Transfer, 150 DNA-Fragmente Neukombination, 180 DNA gold rush, 184 DNA-Ligase, 147 DNA-Polymerase, 182 DNA-Polymerase I, 147 DNA-Sequenzierapparat, 148

265 Leistung 2016, 148 DNA-Synthese, 202 Dobell, 44 Dogma, zentrales der Genetik, 144 Doping, Testosteron, 113 Doudna, J.A., 190, 252 CRISPR-Cas9, 190 Dow, DuPont GM-Pflanzen, 221 Down-Syndrom, 162 Drosophila melanogaster DNA-Sequenz, 161 Genomanalyse, 162 Duclaux, E., 68 Durchschnittalter Entwicklung durch Antibiotika, 105

E Earth Microbiome Project (EMP), 140 EcoRI Restriktions-Endonuclease, 180 Efstratiadis, A. h-Insulin, 185 EGSB-Systeme Abwasserreinigung, 120 Eigen, M., 127 Einzel-Molekül-Fluoreszenz, 142 Elder, A. L. Koordinierung Penicillin-Programm, 96 Elektrophorese, 141 Eli Lilly h-Insulin, 186 Embden, G., 72 Embryogenese, 163 Emmentaler Käse, 53 Entwicklung Phasenmodell, 252 Entwicklungsstrategie Dechema-Studie, 124 Enzyme, 28, 114, 210 Anwendungen, 213 Bücher, 84 genetisch modifizierte, Stabilität, Selektivität, Ausbeuten, 213 gentechnische Optimierung, 116 Gerberei, 81 Immobilisierung, 107, 109, 116 Markt, 213 Optimierung, 202 Pankreas, 54 Umsatz, 115 ungeformte lösliche Fermente, 44 Waschmittel, 115

266 Enzymimmobilisierung, Träger, 109 Enzymvarianten Entdeckung, 203 Ephedrin, 80 Epigenetik, 139, 163 epistemisches Ding, 5, 27, 74, 248 CRISPR, 190 Fermentation, 251 optische Aktivität, 36 Pasteur, Weinsäure, Fermentation, 58 Übertragung von Resistenz, 180 EPO Dopingmittel, 188 EPO, Erythropoetin, 152 Epogen (EPO, Erythropoetin), 188 Epothilon, 209 Erbliche Defekte, 143 Erwinia sp. Resistenz, 106 Erythromycin, 105 Erythropoetin, 113 Escherichia coli Resistenz, 106 Essig, 113 Essigsäure Antike, 54 Schnellessig-Fabrikation, 20 Esterasen Selektivität, 203 Ethanol, 210 Ethidiumbromid, 142 ethische Aspekte Stammzellen, 191 Etrusker Wein, 235 Euler, H. von, 72 European Working Party on Biocatalysis, 111 Evolution menschlicher Einfluss, 155 Evonik Industries Hexanol, Butanol, 217 Exonuclease I, 147 Exonuclease III, 147 expressed sequence (ES), 160 expressed sequence tag (EST), 160 Exzellenzzentrum, 143

F Falkow, S., 150, 180, 252 Familienplanung, 156 Farbwerke Hoechst Diphtherieheilserum, 58 Faszination, der Forschung, 252

Stichwortverzeichnis Fehlfermentation, 40 Fehlgärung, 48 Feinchemikalien, chirale, 214 Fein- und Spezialchemikalien, 211 Fermentation 19. Jahrhundert, 16 alkoholische, 76 alkoholische, frühe Befunde, 15 Asien, 12 biochemischer Prozess, 65 biologisches Konzept, 40 Buchner, Verständnis, 251 ein Rätsel, 27 Elemente, 39 epistemisches Ding, 28, 249 Essigsäure, 16 Experimente, 41 industrielle, 45 Mechanismus, 76 Milch, Antike, 12 Milchsäure, 78 Probleme, 47 Produkte, 48 Soja, 12 Spezifität, 40 Theorie, Pasteur, 42 Wein, 51 Wein, Verderb, 47 Zwischenprodukte, 68, 69, 75 Zymase, 64 Fermenter Antikörper-Produktion, 205 technischer, Pasteur, 46 Ferment, ungeformtes, 18, 25, 28, 44, 45 Fernbach, A., 68, 70, 75–77 Fiers, W., 145 Interferon ß, 195 Fingerprint-Methode, 143 Fischer, E., 81, 114 Fleming, A., 91 Fließbettreaktor, anaerob, 120, 122 Florey, H., 92, 95 Penicillin, Tests, 94 Florkin, M., 70, 243 Flow-Cytometrie (Zell-Sortierung), 142 Fluiddynamik, 199 Fluoreszenzpigment zur DNA-Sequenzierung, 148 Fluxomics, 198 Forschungsförderung Dechema-Studie Biotechnologie, 126 Forschungsinstitute, 84 19. Jahrhundert, 54, 55 Forschung, Ausbildung, 84

Stichwortverzeichnis USA, 19. Jahrhundert, 55 Forschungsstrategie Dechema-Studie, 124 Forschung und Entwicklung neues Konzept, 102 Franklin, R., 149 DNA-Kristallografie, 149 Röntgenstrukturdaten der DNA, 123 Fremdkeim, 47 French Paradoxon, 51 Fructosediphosphat, 72 Fruton, J. S., 70, 243 Fuller, F. h-Insulin, 185 Fulmer, E. I., 79

G Gärung, 49 Zwischenprodukte, 71 Gay-Lussac, J.L., 24, 42 GBF, Braunschweig Epothilon, 209 Interferon ß, 195 Geison, G. L. Pasteur, Mythos, 56 Geison, l., 35 Geldsammlung für Généthon, 157 Gemüse, gesäuert, 53 Gen Moratorium der Klonierung, 154 Splicing, 138 Triplet-Wiederholung, 156 Gencluster, 144 gene copy number variant, 162 gene mining, 159 Genentech, 152, 178, 182, 183 Gründer Boyer und Swanson, 151 Gründung, 184, 187 h-Insulin, 186 Patente, 186 generatio spontanea, 15, 24, 28 Genethon, 156 genetische Last, 152 genetischer Code, 144, 151 Universalität, 138, 145 genetische Veranlagung, 139 genetisch modifizierte Nutzpflanzen Kontroversen, Opposition, 220 Risiken, 220 genetisch modifizierte Pflanzen, (GM), 219 Genex Corp, 187 Genfragment Isolierung, 142, 145

267 Genklonierung, 152 Genkopienzahlvariation, 139 Gen-Manipulation mittels CRISPR, 192 Genom, 162 Sequenzierung, 163 Genomanalyse, 162 Genom der Fruchtfliege, 162 Genome-Assembler-Algorithmus, 162 Genomics, 198 Genomsequenz, 160 Genomweites Assoziationssequenzieren, 166 Genregionen-Tag, 160 Gen-Schere, 191 Gensequenzen, Annotation, 199 Gentechnik Basis-Experiment, 180 Entwicklung, 238 industrielle, 178 Resistenz gegen Schädlinge, 220 von Pflanzen, 139 Gentechnologie Entwicklung, 154 Gentherapie FDA Zulassung, 191 Fiasko, 191 Vektoren, 191 Gentransfer, 251 Gentranskription, 145, 163 Gerberei, Enzyme, 81 Gesellschaft für Biotechnologische Forschung Braunschweig, (GBF), 127, 195, 209 Gilbert, W. Biogen, 161, 187 h-Insulin, 184 Gilead Übereinkommen mit Galpagos, Filgotinib, 194 Gist-Brocades 6-APA, 111 Glucose-Isomerase, 117 Glucoamylase, 115 Glucose, 115, 211 Isomerisierung, 117 Isomerisierung zu Fruktose, 213 Glucose-Fructose-Sirup, 115, 119, 210 Süßungsmittel, 117 Glucose-Isomerase, 117 Glutamat, 114, 212 Fermentation, 114 Geschmacksverstärker, 114 Glycerin Sprengstoffherstellung, 78 Glycerinaldehyd-3-phosphat, 72

268 Glykolyse, 71 Coenzym, 66, 72 Zwischenprodukte, 73 Glykosylierung, 152 Proteinmodifizierung, 152 Glyphosat, Round up Risiken, 224 GM-Nutzpfanzen Risiken, 223 GMP, 198 GM-Pflanzen Anwendungen, Marktwert, 221 Erträge, 221 Herbizidresistenz, 221 Insektenresistenz, 221 Risiken, 221 Goeddel, D., 161 h-Insulin, 186 Goff, S.P., 154 Golden Rice Chancen, Risiken, 221 Vitamin A-Bedarf, Perspektiven, 222 Golden Rice, Opposition, 223 Good Manufacturing Practice, 198 Graham, B., 207 granulocyte colony stimulating factor, 164 Stimulierung von Stammzellproduktion, 164 Großforschung, staatliche, 241 Gummi Herstellung, 76 synthetisches, 77 Gusella, J.F., 157

H Haemophilus influenzae Genomanalyse, 162 vollständige Sequenz, 160 Hamilton, 153 Hämoglobin, 141 Handwerk, 2 Bierbrauen, 235 Renaissance, 242 Hansen, C., 48 Christian Hansen’s Labor, 54 Harden, A., 72 Harrington, J. J., 159 Hartmann, T., 129 Harvard Wettstreit um h-Insulin, 184 Haut Médoc, 52 Heatley, N. G., 95 Penicillin, Extraktion, 94 Hefe, 113

Stichwortverzeichnis Anwendung, Produktion, 80 Bierherstellung, 49 Knapp, 17 kommerzielles Produkt, 53 Reinhefeanzucht, 48 Wachstum, 38 He, J. Gen-Manipulation, 192 Hemiedrie Weinsäure, 36 Hempel, D SFB 578, 199 Hepatitis B, 187 Impfung, 163 Hepatitis C-Virus, kloniert, 189 Hepatitis Delta-Virus, kloniert, 189 Herbizid-Resistenz Gentechnik, 220 Herceptin, 187 HFCS. See Glucose/Fructose-Sirup h-Insulin Zulassung, 186 HI-Virus PCR-Test, 164 Hodgkin, D., 144 Hodgkin-Lymphom, 164 Hoechst Untergang, 178 Hoechst AG 7-ACA, 112 Hoechst und Uhde Proteingewinnung, 126 Hoffmann La-Roche AG Beteiligung an Genentech, 187 Höfle, G., 209 Hofmeister, F., 70 Hohenheim Forschungsinstitut, 55 Hohn, B., 214 Holley, R.W., 145 Hood, L., 161 Hopfen, 49 Hoppe-Seyler, F., 70 Hormone, rekombinante, 186 HPLC- und Gaschromatographie, 141 Hüfner, 44 HUGO Kartierungsprojekt, 159, 161 humane tPA, 152 Humangenom, 162 Sequenzierung, 149, 161 Humangenomprojekt, 139, 161, 193 Human-Insulin, 178, 183 Klonierung, Expression, Zulassung, 178 rDNA, 179

Stichwortverzeichnis Human-Insulin, Geschichte, 179 Humboldt, A. von, 242 Hydrocortison, 112 Hypoxanthin-GuaninPhosphoribosyltransferase, 149

I Ideonella sakaiensis Abbau PET, 219 Ikeda, K. Glutamat, 114 Illumina, 148 DNA- Sequenzierungsautomat, 148 Immobilisierung, 109 Enzyme, 109, 116 Immunpräzipitation Chromatin, ChIP, 163 Immunserum, 57 Impfung Milzbrand, 56 Pasteur, 55 industrielle Biotechnologie, 210 Infektion Behandlung mit Penicillin, 237 Inhoffen, H. H., 127, 240 Innovation, 4 Biologie, 182 integrierte, 102 Mikrobiologie, Biochemie, 240 Pionier, 240 staatliche Programme, 240 Institute Bierbrauerei, 19. Jahrhundert, 55 Institut für Gärungsgewerbe, 48 Institut Pasteur, 55, 56 Insulin, 144, 163 rekombinantes, Genentech 1984, 152 rekombinantes, klinische Anwendung, 152 Insulin, humanZulassung, klinische Anwendung, 186 Insulin-Klon, 185 integrierte Prozesse, 200 Interferon, 152, 163 Interferon ß, 188, 195 Interferone, rekombinante, 186 Interferon (IFN) α-2a, 187 Interleukine, rekombinante, 186 Intron, 152 Invertase, 44 Isoelektrische Fokussierung, 141 Isomaltulose Süßungsmittel, 117 Isomer, 37

269 Isomerisierung Glucose, 117 Isotopen-Experimenten, 202 Itakura, K., 186 Somatostatin, 183

J Jeffreys, A., 143 Joghurt, 53 Jolie, A., 165 Jorgensen Zeitschrift, 55 Ju, J., 165 jumping and linking libraries, 160

K Kaiser, A. D., 153 Kasche, V. Penicillinspaltung, 109 Käsebereitung, 53 Katalyse, 25 Katchalski-Katzir, E., 110, 116 Kautschuk, synthetischer, 76 Keimbildung spontane, 42, 43 Kevles, D.J., 161 Khorana, H.G., 153 Klein, J., VIII, 127–129 Klimaveränderung, 155 Klonierung Konzept, 180 Klonierungssystem, 160 Klonierungsvektor, 157 Klonierungs-Wettkämpfe, 186 Klonierung von DNA, 180 Grundlage einer Milliarden-Dollar-Industrie, 136 Klonstablität, 160 Moratorium, 154 Wettlauf, 161 Knapp, F. Fermentationsprozesse, 19 Gärungserscheinungen, 250 Natur der Hefe, 17 Praxis in Brauereien, 24 Koch, R., 43 Anthrax, Milzbrand, 57 Infektionskrankheiten, 57 Köhler, G.J.F., 165 Kohler, R., 70, 243 Konjugation bakterieller Sex, 145

270 Kooperationen, Pharmafirmen, 194 Kornberg, A. DNA-Polymerase, 182 Kraftstoffe, 210, 211, 215 Krebs, H.A., 72 Krebszelle Wachstum, 163 Kühne, W., 44 Kunitz, S. J., 81 Kützing, F.T., 249 Essigfermentation, 16 Lebenskraft, 24, 27 Kyowa Hakko L-Lysin, 201

L Lab, 16, 53 Laboratory for Molecular Biology (LMB), 143 Lachs, genetisch modifizierter, 167 Lage Wein, 52 Laktat, 213 Landwirtschaft Gentechnik, 219 landwirtschaftliche Schule, 22 Lavoisier, A.L. de Alkoholfermentation, 13 Le Bel, J., 37 Lebenskraft, 23, 28 Lebensmittelindustrie, 210 Lebensmittel-Zusatzstoffe, 210 Leichmann, 78 Lesch-Nyhan-Syndrom, 149, 156 Letko, M, 207 Lichter, P., 165 Liebig, J. von, 23, 42, 249 mechanische Theorie der Fermentation, 26 Verwesung, Theorie, 17 Life-Style-Droge Steroide, 113 Lignocellulosen Nutzung, 216 Lilly, M., 109, 116 Penicillinspaltung, 111 Linnean Society, 155 Lipase, 44, 117 Selektivität, 203 L-Lysin Herstellung, 201 Lohmann, K., 72 Lüdecke, K., 78 Luria, S., 144 Lymphokin, 163

Stichwortverzeichnis M M13 virale Klonierungsvektoren, 157 Maßstabsvergrößerung anaerober Fließbettreaktor, 121 mABs SARS-CoV2, 209 MacLeod, C., 149 Madeira, 52 Mais, GM-Pflanzen, 221 Makrolide, 105 Manecke, G., 109, 116 Marckwort, 44 Marker, selektiver, 154 Marks, J.D., 165 mathematische Modellierung, 200 Metabolismus, 200 Maumené spontane Keimbildung, 44 Maxam, A. DNA-Sequenzierung, 145 Mayer, H., 111, 213 McCarty, M., 149 McClintock, B., 155 McKusick, V., 155 Medikamente rekombinante, 206 Medizin, personalisierte, 164 Merck and Co., Inc Penicillinproduktion, 98 Merck Sharp and Dome Epothilone, 210 Impfmittel Hepatits B, 187 Mertz, J. E., 180 Mesopotamien Bier, 235 metabolic engineering, 199 metabolische Netzwerke, 202 Metabolismus mathematische Modellierung, 200 optimierte Stoffwechselwege, 199 Metabolomics, 198 Metagenome Approach, 203 Methan, 83, 217 Biogas, 119 Methan, 13 Methionin chemische Synthese, 116, 118 Methoden analytische, 198 rekombinante Technologien, 179 Methylglyoxal Zwischenprodukt der Fermentation, 69 Methylgyoxal, 73 microbial fuel cells (MFCs), 217

Stichwortverzeichnis elektrische Energie, 217 Elektronentransfer, 218 Substrate, 217 Synthese von Chemikalien, 217 Miescher, F., 140 Mikroarray, 162, 183 mikrobieller Brennstoffzellen, 218 Mikrobiologie 19. Jahrhundert, 55 Grundlagen, 43 Paradigma, 58, 243 wissenschaftliche Disziplin, 59 Mikroorganismen Design, 202 Produktionsprozess, molekulare Struktur, 200 Mikroorganismus Immobilisierung, 121 Milch Fermentation, 53 Fermentation, Antike, 12 Milchsäure, 71, 78 Anhydrid, PLA, 213 Milchsäuregärung, 40 Milstein, C., 165 Milzbrand, 57 Impfung, 56 Mittelstrass, J., 2, 242 Moderna Corona-Impfstoff, 207, 208 Monoklonale Antikörper Corona-Abwehr, 209 SARS-Co-V2, 209 Monsanto, Übernahme durch Bayer Kritik, 224 Montagu, m. van, 220 Moore’s Gesetz, 148 Mosbach, K., 116 Moyer, A.J. Penicillinfermentation, 95 mRNA-Technik Chancen, 239 Impfstoffe, 208, 209 neue Medikamente, 209 Mulligan, R.C., 150 Mullis, K., PCR, 182 multizellulärer Systeme, 202 Mutation und Screening, 103 Mycoderma aceti, 47 Mykologie, 55 Mythen, über Bier, Wein, 235 Myxobacterium Sorangium cellulosum, 209

271 N Nachhaltigkeit, 194 NAD, 72 Nathans, D., 153 Näveke, R., 128 Neomycin, 104 Neuberg, C., 70, 72, 78 Neugier, wissenschaftliche, 248 Neugründungen neue Biotechnologie, 179 Neukombination DNA-Fragmente, 180 Neulasta, 189 Neumeister, R., 69 Neupogen (G-CSF), 189 Nielsen, 201 Nielsen, J., 201 Nielsen, J. M., 199 NIH, Konsortium Covid-19-Forschung, 208 Nordzucker AG Anaerob-Fließbettreaktor, 121 Northern-Blotting, 165 Northern Regional Research Laboratory (NRRL), USA, 95 Northrup, J. H., 81 Novartis Übernahmen, 191 Novo, 117, 179 Novozymes Amylasen, 214 Enzyme, 115 Nuova Scienza, 242

O O’Brown, P., 162 Oligonucleotid-Microarrays, 162 Obergärung, 50 Oligonucleotidmicroarray, 162 Oligonucleotidsynthese, 144 Oligosaccharide Synthese, 201 Omics, 198, 199, 245 Operon, 144 Oppenheimer, C., 70 optische Aktivität, 37 Weinsäuresalze, 36 Organelle Isoolierung, 140 organische Säuren, 210 Organspende, 168 Östrogen, 112

272 OTA (Office of Technology Assessment, USA), 179 industrial use of rDNA, 179 OTA-Report, 123, 245 Otto, J. Fermentationen, 22 Oxford Unit, 96 Oxford, Universität Corona-Impfstoff, 208

P Pankreasenzym, 54 Papierchromatographie, 141 Paradigma Biochemie, 65 Biotechnologie, 245, 246 Mikrobiologie, 58, 243 Pasteurisierung, 54 Pasteur, L., 34, 45, 47, 56, 58, 243 epistemische Dinge, 250 Impfen, 55 Show für "tout Paris", 43 Théorie Nouvelle, 43 Patat, F., 124 Patent rekombinante Technologie, 181 Patentansprüche, 6-APA, 110 Patentieren Kontroverse, 181 rekombinante Bakterien, 186 von Gensequenzen, 136 Pathogenität Änderung durch DNA-Transformation, 149 Payen, 18, 49 Ferment, Gärungserreger, 45 PCR (Polymerase Chain Reaction), 138, 182 PCR-Tests, 182 Pelagibacter ubique, 139 Peltonen-Palotie, L., 155 Penicillin, 108, 109, 237, 251 Ausbeute, 98, 100 Behandlung bakterieller Infektionen, 101 chemische Synthese, 99 Derivate, 107, 108 Entdeckung, 92 Entwicklung, Schlüsselfaktoren, 103 epistemisches Ding, 94 Extraktion, Tests, 94 Fermentation, 95 Isolierung, 98 Missbrauch, 104 New Miracle, 101 Penicillin, Preis, 100

Stichwortverzeichnis Produktion, 95, 97, 98 Produktion, Anlagen, 101 Produktion USA, 96 Spaltung, enzymatisch, 108, 109 Spaltung, Patente, 111 Stammentwicklung, Screening, 96 Penicillin-Amidase, 107 Klonierung, 213 rekombinante Herstellung, 111 Penicillin V, 102 Penicillium notatum, 92 Peoria, 95 Pepsin, 19, 54 Peptid Abbau in der Zelle, 151 Perkin, W. H., 76, 77 Persoz, 18 PET biologischer Abbau, 219 Pfeffer, W., 68 Pfizer Corona-Impfstoff, 208 Übernahme von Array BioPharma, 194 Pfizer and Co. Inc Penicillinproduktion, 97, 98 Pflanzen-Biotechnologie, 219 Nutzen, 219 Pflanzen-Genetik Risiken, 220 Pflanzentumor, 159 phage display, 158 Pharmafirmen Fusionen, Übernahmen, 189 Umsätze, 195 Pharmaindustrie und Gentechnik, 137 Pharmazeutika Intermediate, 211 rekombinante, Marktvolumen, 196 Pharmazeutische Produkte, 204 Phasenmodell wissenschaftlicher Entwicklung, 252 PHB (Polyhydroxybutyrat), 210 Phillips G.J., 165 Phosphorsäureester, 72 Phosphorylierung, 72 Pionierarbeiten, 164 Pioniere, 242 Innovation, 240 Probleme, 188 PLA, 213 PLA, Poly-Milchsäure, 210 Plasmid, 149, 157 „sophisticated“ pBR322, 185

Stichwortverzeichnis Plasmid-DNA, 180 Plastik biologischer Abbau, 219 Politik Interaktion mit Industrie, Wissenschaft, 126 Polymerase Chain Reaction, 138, 143, 148 Polymere biologisch abbaubare, 213 Polynucleotid-Kinase, 147 Polyphenol protektive Wirkung, 51 Polysaccharide, 211 Poppe, J.H.M. Gärung, 24 posttranslationale Modifikation, 151, 152 Poulsen, P., 111 Präimplantationsdiagnostik, 156 Pregnenolon, 112 Presshefe, 53 Produkte biotechnologische, 203 Produktionsanlage Antikörper, 206 Produktion transgener Tiere, 167 Progesteron, 112 Prohibition USA, 50 1,3-Propandiol, 213 Protease Anwendung, 81 Lebensmitteltechnik, 115 Protein Design, 202 Faltung, 151 immunogene Eigenschaften, 151 Löslichkeit, 151 Modellierung, 167 Modifikationen, 195 Sekretion, 151 Synthese, 144 Proteine, rekombinante Renaturieren, 198 Proteingewinnung Hoechst, Uhde, 126 Isolierung komplexer Proteine, 141 proteolytische Prozessierung, 151 Proteomics, 198 Protoplasma, 65 Protropin, 187 Prozessentwicklung 19. Jahrhundert, 54 Pyruvat, 72

273 R Raabe, W. Pfisters Mühle, 83, 118 Raistrick, H., 92 rDNA, 152 genetische Instablität, 152 Human-Insulin, 179 Reaktor Bedingungen, 199 Rebe, B., 127 Recherchen, 6 Recht auf Nichtwissen, 156 Rehm, H. J., 124 Reichenbach, H., 209 Reichholf, J.H., 10 Reinhefeanzucht, 48 Reinheit rekombinante Medikamente, 198 Reinheitsgebot, 12, 49 Reinkultur, 40 rekombinante Nutzpflanzen, Arten, 221 rekombinante Technologie Basis-Patent, 181 Renaissance Handwerk, 242 Renaturieren rekombinante Proteine, 198 Renaud, S. French Paradoxon, 51 Rennet Käseherstellung, 54 Resistenz, 106 Übertragung, 251 Restriktionsendonuclease, 147 Restriktionsendonuclease, 147 Restriktions-Endonuclease EcoRI, 180 Restriktionsfragment-Längenpolymorphismus, 156 Restriktionsmapping, 142 Restriktionsmodifikationssystem, 152 Reuss, M., 199 Reverse Transkriptase, 147 Rheinberger, H.-J., 27, 74 epistemische Dinge, 248 Rhizopus arrhizus, 112 Ribonuclease, 145 Richards, A.N. Penicillinproduktion, 96 Richtlinien Editieren von Human-Genomen, 193 rekombinante Technologien, 181 Riechmann, L., 165 Riesling, 51 Riggs, A.

274 Somastotatin, 183 Riggs, A. D. h-Insulin, 186 Risikokapital, USA, 179 Rituxan, 187 RNA-Enzym, 139 RNAi, 191 RNA-Impfstoffe, 188 RNAse H, 147 Roberts, J., 153 Roche Antikörpertest, Corona, 209 PCR-Tests, 182 Übernahme Genentech, 187 Übernahme Luxturna, 191 Übernahme von Spark, 194 Röhm, O., 81, 82 Röhm und Haas GmbH Enzyme, 82 Röntgenbeugungsanalyse, 143 Roux, E., 56, 68 Rubin, G., 161 Rutter, W. h-Insulin, 185 Rutter, W. J. Chiron Corp., 189

S S1-Einzelstrang-Nuclease, 148 Saccharose Isomerisierung, 117 Sandoz 7-ACA, 112 Sanger-Center, 146 Sanger, F., 143–146, 158 Insulin-Aminosäure-Sequenz, 185 SARS-CoV-2, 207, 239 SARS-CoV-2 Spike Glycoprotein, 207 Sauermilchprodukte, 53 Sauerteigfermentation, 53 Säugetierzellen klonierte, 195 Säure, organische, 78, 113 Scale-up, 194 anaerober Fließbettreaktor, 121 Scanning Tunnel-EM, 141 Schaller, H. Biogen, 187 Schell, J., 220 Schell, J.S., 139 Schering Epothilon, 210 Schering Plough

Stichwortverzeichnis Interferon, 187 Scherverhalten, 199 Schiller, J. C. F. v., 1 Schmidt-Kastner, G., 110, 116 Penicillinspaltung, 108 Schnapsstraße USA, illegale, 50 Schröder, U. MFCs, 217 Schwann, T., 23, 42 Alkoholfermentation, 15 Katalyse, 19 Schwarzer, 44 Schwedes, J., 129 Screening, 181 Seeburg, P. h-Insulin, 186 Seidenraupenzucht Pasteur, 54 Sekretion, von Protein, 152 Selektionsdruck, 150 Selektionsmethode, 167 Selektivität Esterasen, Lipasen, 203 Sequenzanalyse, DNA, 137 454er Sequenzier-Automaten Pyrosequenzieren, 148 Sequenzier-Maschinen, 199 Sequenzierung, 137, 145 Serumtherapie Behring, 57 SFB 578 Projektstrategien, 201 Shibasabur¯o, K. Immunität, 57 Shine, J. h-Insulin, 185, 186 shotgun sequencing, 137, 160 Sichelzellanämie Tests, 192 Siemens Hexanol, Butanol, 217 Simmonds, S., 70, 243 Sitagliptin-Produktion, 203 Smith, 153 Smithies, O., 143 Smith-Kline Beecham Impfmittel Hepatits B, 187 Soja Fermentation, 12 Somatostatin, 184 Somatostatin, Gensynthese, 151 Sonderforschungsbereich Biosystemtechnik, 199

Stichwortverzeichnis Sorangium cellulosum, 209 Sorbose Vitamin C-Synthese, 113 Southern-Blotting, 165 Southern, E., 165 Soyabohnen, GM-Pflanzen, 221 Spallanzani, L. enzymatische Reaktion, 13 Mikroorganismen, 13 Speakeasy, 50 Spike-Protein Corona.Virus, 207 Splicing, 138 Squibb and Sons Penicillinproduktion, 98 Stahl, G.E. Gärungskunst, 12 Zymotechnica Fundamentalis, 242 Stammzelle, pluripotente, 167 Staphylococcus aureus, 104 Stärkederivate, 210 Stärkehydrolyse, 115 Stärkeprodukte, 211 Stärkeverarbeitung Enzyme, 213 Start-Ups neue Pharmafirmen, 178 Stavenhagen, A., 67 Stemmer, W., 158, 202 Stephanopoulos, G.N., 199, 246 Sterilarbeit, 41 Steroidhormon, 112 11-α-Hydroxy-Derivate, 112 Immunerkrankungen, 112 Modeprodukte, Life-Style-Drogen, 113 sticky ends, 180 Stigmasterol, 112 Stofftransport, 199 Stoffwechselkrankheit, 155 Stoffwechselwege Optimierung, 202 stone washing, 116 Streptomyces griseus Streptomycin, 104 Streptomycin, 104 Struhl, K., 158 Studiengang Biotechnologie TU Braunschweig, 128, 129 Studiengänge, europäische, 127 Süßungsmittel, 210 Glucose-Fructose-Sirup, 115 Südzucker AG Isomaltulose, 117 Sumerer

275 Brauverfahren, 10 Sumner, J. B., 81 Sutton, G.G., 162 SV40 (Virus), 153 Svedberg, T., 140 Swanson, R.A., 151, 179 Genentech, 183 Symbiose anaerobe Bakterien, 120 Symington, J., 165 Syngenta GM-Pflanzen, 221 Synthetische Biologie, 202 Systembiologie, 167 Szybalska, E., 149 Szybalski, W., 149

T Takadiastase-Ribonuclease T1, 146 Takamine, J. Takadiastase, Amylasen, 81 Taq-DNA-Polymerase, 148 Technik Geschichte, 2 Technische Universität Berlin Studiengang Biotechnologie, 127 Technische Universität Braunschweig Studiengang Biotechnologie, 127, 129 Technologie, 2 Fermentationsprozesse, 19 Technologieentwicklung Dechema-Studie, 126 Tee Fermentation, 12 Terminale Transferase, 147 Testosteron, 112 Doping, 113 Tests, diagnostische Hepatitis C-Virus, Hepatitis B, Mycobacterium tuberculosis, 182 Tetanus Blutserum, 57 Tetanustoxin Immunisierung, 57 Tetracyclin, 105 Theorie, 246 Fermentation, 42 Tiselius, A., 143 tissue plasminogen activator, tPA, 195 Tollwut Impfen, 55 Transaminase-Biokatalysator, 203 Transcriptomics, 198

276 Transduktion, 145 Transformation, 145 transgene Pflanzen, 219 Transposon, 152 Trautner, T., 154 Treibstoffe, 215 Trickling-Bett-Reaktor, 122 tRNA, 145 Trypsin Arzneimittel, 54 Tuberkulose Erreger, Koch, 57 Streptomycin, 104 Turmbiologie Bayer AG, 120 Turpin, P.J.F., 23 Hefe, 16 Tyrothrix, 75

U UASB-System, 120 Übernahmen Biotech-Firmen, 193 UCSF h-Insulin, 186 Wettstreit um h-Insulin, 184 Ullmann Bier, 1915, 49 Ullrich, A., 186 message for insulin, 185 Ultrazentrifugation, präparative, 141 Umwelt-Biotechnologie, 118, 122, 218 Abwässer, Abluft, Böden, 218 Universitäten USA, Penicillinentwicklung, 96 Universität Stanford (USA) Patent, rekombinante Technologien, 181 University College London Master of Science, 127 University of California, San Francisco (UCSF), 184 Untergärung, 50 Urzeugung, 24 USA Bierbraukunst, 50 Prohibition, 50 US Department of Agriculture (USDA) Penicillinproduktion, 96 US-Truppen in Europa Penicillinversorgung, 100

Stichwortverzeichnis V Vallery-Radot, R., 35 van’t Hoff, J.H., 37 Vancomycin, 105 van den Daele, W., 253 van Leeuwenhoek, 12 van Montagu, M., 139 Vaterschafts-Test, 183 Vektor Adenovirus, 208 Vektor-Systeme Pflanzen, Agrobakterium, 220 Venter, J.C., 161, 166 Verantwortung, von Wissenschaft und Technik, 237 Verfahren biotechnologische, 203 Verfahrenstechnik, 243 Verschwörungstheorie, 154 Versuch-und-Irrtum-Strategien, 244 Vertex Pharmaceuticals Tests, Sichelzellenanämie, 192 Vinograd, J., 142 Viren Entdeckung pathogener, 163 vis vitalis, 24, 28, 65, 249 Pasteur, 59 Widerlegung, 64 Vitalisten, 23, 249 Vitamin C, 80 Vitamine, 211 Volta, A., 83 Methan, 13 von Laue, M., 143

W Wachstumsfaktor, 163 Wachstumshormon, 183, 187 Wagner, F., 111, 127–129, 213 Waksman, S. A., 104 Wallace, A.R., 155 Waschmittel Enzyme, 115 Wasch- und Reinigungsmittel Enzyme, 213 Watson, J.D., 123, 149, 166 Leiter des Genom Consortium NCBI, 162 Wehmer, C., 79 weiße Biotechnologie, 210 Weihenstephan Forschungsinstitut, 55 Wein physiologische Wirkung, 51

Stichwortverzeichnis Produktionsmethoden, 52 Ursprung, 10 Weinbau Etrusker, 235 Frankreich, 11 Lage, 52 Weinberg, R., 166 Weingärung, 52 Weinsäure, 36 Hemiedrie, 36 Weinsäuresalze optische Aktivität, 35 Weintraube, 51 Weissenbach, J., 156 Weizmann, C., 77, 145, 187 Weizmann-Prozess, 77 Western-Blotting, 165 Wettstreit „the mad race“ um h-Insulin, 184 Wexler, N., 157 Chorea Huntington, 157 Wien, 55 Willstätter, R., 115 Winter, G, 201 Wissenschaft Grundlagen, 241 interdisziplinär, 102 Rätsel, 248 Wittmann, C., 201 Wohl, A., 68 Wöhler, F., 23 Harnstoffsynthese, 27 Wundstarrkrampf

277 Blutserum, 57 Würze, 49

Y Young, W. J., 72

Z Zeitschrift, 129, 247 Biochemie, 84 Biotechnologie, 247 Brauwesen, 55 Zelldifferenzierungsfaktor, 163 Zellen Design, 202 Zellfabriken, 199 Zellkultur-Technologie, 194 Zitronensäure, 210 Zuckerfabrik Clauen anaerober Fließbettreaktor, 122 Zuckerinstitut Braunschweig Anaerob-Fließbettreaktor, 121 Zulassung, Medikamente, 99 Kosten, 204 Zwischenprodukte Fermentation, 69 Zymase, 74 Fermentation, 64 Zymotechnic Magazine, 55 zytotoxische Aktivität Epothilone, 210