Eigentlich beginnt die durchaus prosaische Geschichte der Grazer Biokatalyseforschung fast poetisch mit Chrysanthemen. Genauer gesagt mit so genannten Pyrethroiden, das sind natürliche Insektizide, die man im 19. Jahrhundert ausschließlich aus afrikanischen Chrysanthemen gewonnen hat. Im 20. Jahrhundert ging man dazu über, sie chemisch nachzubauen. Wirklich glücklich darüber waren aber weder die Endabnehmer in der Agro-Industrie noch die Umweltschützer. Ursache der allgemeinen Unzufriedenheit war unter anderem die geringe "Reinheit" der Substanz. "Das bedeutet", so Herfried Griengl, Sprecher des Biokatalyse-Spezialforschungsbereichs (SFB) und Leiter des Instituts für Organische Chemie an der Grazer TU, "dass die Pyrethroide in zwei Formen vorkommen, die sich wie Bild und Spiegelbild verhalten. Die chemische Reaktion verläuft unselektiv und stellt immer beide Formen - die gewünschte und die unerwünschte - her. Vom gewünschten "Spiegelbild" bekam man maximal 50 Prozent, "was sich in der verringerten Wirksamkeit des Insektizids bemerkbar machte." Die geringe Wirksamkeit wiederum machte einen verstärkten Einsatz nötig - und das war teuer und nicht gerade umweltfreundlich. Im Gegensatz zur chemischen Produktion kann die Natur durchaus "reine" Formen hervorbringen - sie hat diese Fähigkeit mithilfe ihrer Enzyme evolutionär entwickelt, denn alle biochemischen Reaktionen, die in einer lebenden Zelle ablaufen, werden durch Enzyme katalysiert. Diese Erkenntnis war ein Schritt in Richtung Biokatalyse-Forschung, in der man sich diese Katalysatoren der Natur - die Enzyme - für unterschiedlichste Anwendungen zunutze machen will. Baupläne für die gewünschten Enzyme Als Nächstes stellte sich also die Frage, wie man denn zu den begehrten Enzymen - die etwa auch in der Pharmaindustrie und bei der Waschmittelherstellung eine wichtige Rolle spielen - kommt. "Zwei Möglichkeiten", erklärt der Grazer Gentechnikexperte Helmut Schwab, "stehen uns da zur Verfügung: zum einen die Suche nach einem Organismus in der Natur, der ein geeignetes Enzym in großen Mengen produziert. Da die Natur aber nur jene Mengen herstellt, die sie selber braucht, findet man solche Enzym-Lieferanten, etwa Pilze, eher selten." Als Ausweg bot sich den Forschern die Gentechnik an: "Wir versuchen, aus den Organismen die richtigen Gene - also jene, die den Bauplan für die gewünschten Enzyme enthalten - herauszufinden und 'bauen' sie dann in Mikroorganismen wie z.B. Hefezellen ein." Durch bestimmte Transaktionen bildet die Hefezelle schließlich fast nur noch das für sie eigentlich fremde Pflanzenenzym, das man solcherart sehr effizient im Bioreaktor herstellen kann. Die natürlichen Enzyme werden mittels Gentechnik aber nicht nur künstlich produziert, sondern auch verändert, um sie den technischen Prozessen besser anzupassen - etwa um ihre Temperaturstabilität zu erhöhen oder die Stabilität gegenüber Lösungsmitteln. "Diese Entwicklung", so Griengl, "hat zu einem neuen Aufschwung in der Biokatalyse geführt, denn viele Enzyme können dadurch erst industriell eingesetzt werden." Und wie funktioniert dieses "Enzym-Styling" der Gentechniker? "Wir konnten über die Aufschlüsselung des dreidimensionalen Bauplans eines Enzyms etwa eine Variante produzieren, die beim technischen Prozess fünfmal schneller ist als das Original", erklärt Helmut Schwab, "und zwar durch das gezielte Austauschen einer Aminosäure." Ein anderer Weg führt über die Nachahmung der natürlichen Evolution: Wie in der Natur über Jahrmillionen zu beobachten, werden zahlreiche Variationen erzeugt und hinterher die optimale ausgewählt. "Heute können wir", so Schwab, "mit einem guten Selektionssystem von Hunderttausenden Enzymvarianten sehr schnell die für unsere Zwecke beste herausfiltern." Auf der Basis dieser Erkenntnisse der Grazer Biokatalyse-Forscher wurde ein weltweit patentiertes Verfahren zur effizienten Gewinnung von Enzymen für die Insektizidherstellung entwickelt. Rund 100 Tonnen pro Jahr werden mittlerweile bereits nach dieser Methode produziert, Tendenz (bei einem jährlichen Weltmarktvolumen von rund 400.000 Tonnen) stark steigend; angesichts der Tatsache, dass die Produktion durch jene europäische Chemiefirma, die das Patent über ihre österreichische Tochter angemeldet hat, erst seit eineinhalb Jahren nach dem Grazer Verfahren läuft, eine bemerkenswerte Menge. Hoffnung auf Grazer Bio-Cluster Der Profit für das Unternehmen kann sich sehen lassen, und damit auch die österreichischen Wissenschafter (zumindest ideell) ein bisschen mit profitieren, haben sie doch vor einigen Monaten den Forschungspreis des internationalen DSM-Konzerns erhalten. Insgesamt fünf Institute und bis zu 40 Forscher arbeiten seit 1993 am großen Grazer Biokatalyse-SFB mit, 2003 wird die Förderung über diese Schiene auslaufen. Und wie wird es dann weitergehen? Angepeilt, so die Hoffnung der Forscher, ist ein technisch und auch medizinisch ausgerichteter Bio-Cluster. Griengl optimistisch: "Da Graz sowohl im Bereich der angewandten Biokatalyse als auch bei der Lipidforschung (der STANDARD berichtete) nicht nur österreichweit eine zentrale Rolle spielt und schon beträchtliche Ressourcen und Vorleistungen mitbringen kann, dürfte einer Realisierung nicht allzu viel im Wege stehen." (DER STANDARD; Print-Ausgabe, 13.3.2001)