Mariene biotechnologie, de wetenschap van biochemische processen in waterorganismen, is een uitdagend onderzoeksveld met mogelijk zeer interessante ontdekkingen als nieuwe antibiotica, cosmetica en voedingsmiddelenadditieven – al zijn er tot nu toe weinig commerciële activiteiten uit voortgekomen. De milieus waarin de organismen leven zijn vaak exotisch (soms zeer heet, soms op diepten tot 6.000 meter) en de biochemie van waterorganismen is heel anders; om beide redenen is het een grote uitdaging om mariene producten te vinden die bruikbaar zijn in het menselijk lichaam.
Eén liter zeewater bevat doorgaans een miljard bacteriën en Archae, en tien miljard virussen. Onderzoekers schatten dat we 99% van de bacteriën in de zee niet kennen; en dit percentage is de laatste 30 jaar niet veranderd hoewel er vele nieuwe soorten zijn ontdekt. Terwijl toch 90% van alle biomassa leeft in de zee. Er is dus heel veel werk te doen als we de mariene biotechnologie verder willen ontwikkelen.
Grote mogelijkheden in mariene biotechnologie
Op sommige terreinen hebben we dringend bijdragen nodig van nieuwe onderzoeksgebieden als de zee, zei Meredith Lloyd-Evans afgelopen oktober op EFIB (hij was medeorganisator van een pre-conference workshop over mariene biotechnologie). Het meest dringend is de ontwikkeling van nieuwe antibiotica. Lloyd-Evans liet zien dat sinds de jaren ’80 het aantal antibiotica dat jaarlijks voor verkoop wordt goedgekeurd, is gedaald met 90%, terwijl het aantal MRSA-infecties in ziekenhuizen in de VS tien keer zo groot is geworden. Zouden waterorganismen ons kunnen helpen bij het overbruggen van deze kloof? Onderzoek in mariene biotechnologie omvat organismen en stoffen uit zeer verschillende natuurlijke milieus. Sommige van deze stoffen worden al toegepast. Thermofiele bacteriën uit Yellowstone National Park bijvoorbeeld maken een polymerase dat wordt gebruikt in duplicatie van DNA. Penicillium schimmels uit de Lechuguilla grot in Mexico en soortgelijke schimmels uit de Berkeley groeve in Montana maken stoffen die de groei van kankercellen vertragen. Sponsen uit het Great Barrier Reef produceren anticarcinogene stoffen die chondropsines heten. En uit Dermacoccus abyssi bacteriën uit de Marianentrog winnen we stoffen tegen de slaapziekte.
Er zijn dus grote mogelijkheden. Maar het watermilieu werpt een extra barrière op tegen toepassingen van de mariene biotechnologie. De chemie van waterorganismen is vaak heel anders dan die van microben te land. Het is in de praktijk moeilijk om mariene organismen betrouwbaar te kweken of te oogsten. Dit stimuleert genetische productiewijzen, ofwel het identificeren van structuren en kijken of deze ook synthetisch kunnen worden gemaakt. Onderzoekers proberen de actieve delen van stoffen uit waterorganismen af te zonderen, en de genen die hen voortbrengen in te bouwen in hun ‘werkpaarden’, genetisch gemodificeerde organismen; zoals PharmaSea heeft gedaan toen zij neuroactieve en anti-kramp eigenschappen vond in nieuwe stoffen bij tests op zebravissen. Ofwel, ‘wij proberen zo snel mogelijk over te stappen op de chemie,’ zoals een van de onderzoekers zei tijdens de workshop.
IP problemen bij mariene biotechnologie
Bij het onderzoek van stoffen uit waterorganismen is goede chemische informatica van het allergrootste belang. Veel overbodig werk kan worden voorkomen door automatische verwerking van grote hoeveelheden gegevens. Die verwerking kan bekende stoffen vinden en ook wijzen op nieuwe interessante stoffen. Een geautomatiseerde bepaling van chemische structuren kan uiteindelijk leiden tot de ontdekking van nieuwe mogelijke medicijnen. Maar hoewel dit werk van groot belang is om de werking van biologische processen in waterorganismen te verklaren, kan dit ook het verkrijgen van octrooien verhinderen op deze stoffen (en dus een hinderpaal vormen voor hun commerciële productie) – een probleem dat onderzoekers vaker tegenkomen. Het meeste werk aan mariene biotechnologie is zuiver-wetenschappelijk van aard; het leidt tot artikelen in wetenschappelijke bladen. Maar juist dit kan praktische commerciële toepassing dus in de weg staan. Andere onzekerheden met betrekking tot intellectueel eigendom kunnen voortkomen uit aanspraak van regeringen op organismen die in hun wateren zijn gevonden. Hoewel dit in principe is geregeld in het Nagoya protocol, kunnen IP-claims in de praktijk hoogst onzeker zijn. Daarom keren onderzoekers steeds meer naar internationale wateren (de diepzee) voor hun onderzoek, waar claims op intellectueel eigendom helder zijn.
En toch kan het werk van onderzoekers op het terrein van mariene biotechnologie het onderzoek aan waterorganismen beter toegankelijk maken voor de industrie. Deze onderzoekers werken aan de opbouw van een onderzoeksketen in een zeer divers veld met geheel nieuwe biochemische processen. Het project PharmaSea waarbij Lloyd-Evans betrokken is, heeft tot doel, dit nieuwe en uitdagende onderzoeksveld toegankelijk te maken; en bovendien de wetten en regels te verhelderen die bij het verzamelen van biochemische gegevens van waterorganismen van toepassing zijn.
http://www.pharma-sea.eu/
http://www.microb3.eu/
http://spider.science.strath.ac.uk/seabiotech/
http://macumbaproject.eu/