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Aktuelles Projekt - SynMylk

Milch begleitet den Menschen seit langem - als unsere erste Nahrungsquelle sowie als gute Quelle für Proteine und Vitamine in der Menschheitsgeschichte. Schätzungen zufolge konsumiert der Mensch seit bis zu 7500 Jahren Tiermilch (University College London).  Milch und Milchprodukte spielen nach wie vor eine große Rolle in unserem Alltag, der tägliche Konsum von Milchprodukten ist sehr verbreitet.

Bei allem Nutzen hat Milch auch problematische Aspekte: Die Produktion von Kuhmilch belastet die Umwelt stark, da rund 37% der gesamten Methanemissionen direkt oder indirekt aus der Verwendung von Nutztieren stammen (Umweltbundesamt.de). Die Pflanzen, mit denen diese Tiere gefüttert werden, nehmen zudem landwirtschaftlichen Raum und Wasser ein, welche effizienter genutzt werden könnten, um die wachsende Weltbevölkerung zu ernähren.

Milch ist zwar ein sehr nahrhaftes Getränk, aber die derzeitige Produktionsmethode ist ineffizient und belastet die Umwelt. Wir versuchen, diese Probleme zu lösen, ohne auf die gesundheitlichen Vorteile der Kuhmilch zu verzichten.

Unsere Idee ist die Herstellung der chemischen Bestandteile von Kuhmilch unter Verwendung der synthetischen Biologie, um Mikroorganismen für diesen Zweck zu modifizieren. Diese Lösung kann der Welt Milch liefern, ohne Umweltschäden durch Massentierhaltung zu riskieren. Unsere synthetisch hergestellte Milch zielt darauf ab, den gleichen Geschmack und die gleiche Nährkraft wie Kuhmilch zu erreichen, ohne dabei tierische Produkte zu verwenden.

Der erste Schritt zur Schaffung von SynMylk ist die Herstellung der Komponenten der Kuhmilch, die die chemische Industrie ohne den Einsatz tierischer Produkte nicht liefern kann. Vier Arten von Caseinen (ɑ-s1, ɑ-s2, β- und κ-Casein) machen etwa 80% des Proteins in der Milch aus, welche industriell durch Filtration von Kuhmilch gewonnen werden. Alternativ werden wir E. coli, S. cerevisiae und P. pastoris modifizieren, um diese Rinderproteine heterolog zu produzieren.

Die Milchlipide sind ein wichtiger Bestandteil des Geschmacks und der Konsistenz der Kuhmilch, deshalb werden wir mit gentechnisch veränderten Mikroalgen/Cyanobakterien die wichtigsten Lipide produzieren, von denen einige derzeit nicht, von der chemischen Industrie, zu einem vernünftigen Preis angeboten werden. Mikroalgen produzieren von Natur aus die meisten langkettigen Lipide, sodass wir die Produktion effizienter gestalten, indem wir den Lipidstoffwechsel der Algen anregen und ihn modifizieren, um die kurzkettigen Lipide zu erhalten, die Teil der Milch sind.

Der letzte Schritt der Produktion wäre die Herstellung von Milch unter Verwendung völlig tierunabhängiger Produkte, einschließlich Mikronährstoffe, Vitamine, Proteine und Lipide.

Mit dieser getrennten Produktion von Komponenten können wir nicht nur eine authentische Kuhmilch herstellen, sondern sie auch gezielt modifizieren, um z. B. Laktoseintoleranz oder Caseinallergien entgegenzuwirken und die Milch für die Ernährungsbedürfnisse und den Geschmack der Menschen zu optimieren. Die Mehrheit der Menschen ist nach dem Säuglingsalter laktoseintolerant (https://ghr.nlm.nih.gov/condition/lactose-intolerance#), sodass SynMylk die Anforderungen aller Menschen erfüllen wird.

iGEM Team

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