NEW YORK, NY, 30. Juni 2026 /24-7PressRelease/ -- Die Geschwindigkeit der Entwicklung von Enzymkatalysatoren wird zunehmend zu einem entscheidenden Engpass in der Bioproduktion. Creative Enzymes, ein globaler Anbieter von Enzymtechnologie-Dienstleistungen, hat kürzlich eine KI-integrierte Plattform eingeführt, die einen systematischen Ansatz für dieses Problem bietet. Durch die Kombination von computergestütztem Enzym-Engineering mit praktischem Prozessentwicklungs-Know-how liefert die Plattform KI-gesteuerte Biokatalyse-Lösungen, die nicht nur in silico vorhersagbar, sondern auch in der realen Welt praktisch sind – stabil im industriellen Maßstab und wirtschaftlich sinnvoll. Obwohl Biokatalyse ein etabliertes Herstellungsverfahren ist, besteht weiterhin eine erhebliche Lücke zwischen der Identifizierung von Anwendungsmöglichkeiten und der Verfügbarkeit geeigneter Enzyme. Traditionelle Entwicklungsansätze sind nicht in der Lage, die Geschwindigkeitsanforderungen der iterativen Produktentwicklung zu erfüllen. KI bringt auf drei Ebenen entscheidenden Mehrwert: Vorhersage von Enzymkandidaten, die für eine bestimmte biokatalytische Reaktion am besten geeignet sind; Design von Enzymen, die durch Prozessparameter und nicht durch biologische Faktoren eingeschränkt werden; und Nutzung wichtiger molekularer Merkmale, um die Prozessleistung im Voraus abzuschätzen.

Die Vorteile eines biokatalysatorbasierten Ansatzes beschränken sich nicht auf Geschwindigkeit und Effizienz. KI-Techniken reduzieren auch die Notwendigkeit, eine Vielzahl von Biokatalysatorvarianten zu testen, und sparen so F&E-Kosten. Darüber hinaus wird das Risiko von Prozessfehlern erheblich reduziert, indem viel früher im Entwicklungsprozess ein geeigneter Biokatalysator identifiziert wird, während gleichzeitig Wege zu Molekülen eröffnet werden, die zuvor für die enzymatische Umwandlung unzugänglich waren. Dies eröffnet neue Produktmöglichkeiten und ermöglicht die Entwicklung neuer biokatalytischer Prozesse.

Die Fähigkeiten der Plattform werden durch drei spezialisierte Servicemodule bereitgestellt, die jeweils auf verschiedene Phasen der Biokatalysatorentwicklung zugeschnitten sind:

Die Plattform bietet eine durchgängige KI-gesteuerte Lösung für die Entdeckung und Entwicklung von Biokatalysatoren. Ihr Workflow erstreckt sich über die gesamte Wertschöpfungskette – von der Analyse der Zielreaktion bis zur Scale-up-Charakterisierung – und umfasst computergestütztes Screening gegen Sequenzdatenbanken und proprietäre Bibliotheken, Prozessoptimierung über Schlüsselparameter (Temperatur, pH-Wert, Lösungsmittel, Substratbeladung und Cofaktorverfügbarkeit) und Scale-up-Bewertung, die Expressionsausbeute und operative Halbwertszeit umfasst. Quantitative Daten werden von jeder Stufe zur nächsten weitergegeben, um sicherzustellen, dass Entwicklungsentscheidungen auf empirischen Erkenntnissen und nicht auf theoretischen Annahmen basieren. Bei mäßig komplexen Zielen verkürzt dieser strukturierte Ansatz den "Design-Build-Test-Learn"-Zyklus von den üblichen 12–24 Monaten auf nur 8–12 Monate.

KI-gesteuerte industrielle Biokatalyse schließt die Kluft zwischen Labormaßstab und kommerzieller Produktion. Die Plattform adressiert den gesamten Weg vom Reaktionsengineering bis zur vollständigen Implementierung – einschließlich Optimierung der Substratkonzentration, Cofaktorregeneration und Produktinhibitionsmanagement; Immobilisierung und Formulierungsentwicklung zur Verlängerung der Betriebslebensdauer; Integration von Prozessanalysetechnologie für Echtzeit-Qualitätssicherung; und Bereitstellung kompletter Technologietransferpakete, einschließlich SOPs und regulatorischer Dokumentation. Das Endziel sind nicht nur bessere Enzyme, sondern ein grundlegend verbesserter industrieller Workflow, der um den katalytischen Prozess herum aufgebaut ist.

KI-gesteuerte grüne Biokatalyse bietet nachhaltigkeitsorientierte Lösungen, die mit den Umweltzielen von Unternehmen und regulatorischen Trends übereinstimmen. Enzymatische Reaktionen finden typischerweise in wässrigen Medien bei Raumtemperatur statt, wodurch der Einsatz organischer Lösungsmittel und die damit verbundenen Emissionen minimiert werden. Milde Reaktionsbedingungen reduzieren den Heiz- und Kühlbedarf im Vergleich zu chemisch katalysierten Prozessen. Enzymatische Selektivität minimiert Nebenproduktbildung, vereinfacht die Reinigung und reduziert die Abfallerzeugung. KI-gesteuerte Entwicklung verstärkt diese Vorteile, indem sie Enzyme identifiziert, die von Natur aus effizienter und mit dem Prozess kompatibler sind, wodurch der ökologische Fußabdruck sowohl des Entwicklungsprozesses als auch der endgültigen Produktionsabläufe reduziert wird.

Die Fähigkeiten der Plattform wurden in einer kürzlich durchgeführten KI-gesteuerten Fallstudie zum Transaminase-Engineering demonstriert. Forscher entwickelten ein 6D-Protein-Engineering-Framework, das Interaktionsenergie, Lösungsmitteleffekte und 1,39 Millionen Strukturfragmente kombiniert, um vorteilhafte Mutationen präzise vorherzusagen und den experimentellen Screening-Aufwand zu reduzieren. Fünf von KI ausgewählte Transaminase-Varianten – jede mit neun Mutationen – zeigten hohe Löslichkeit und katalytische Stabilität im 7-Liter-Fermentationsmaßstab. Die entwickelten Enzyme wandeln prochirale Ketone in Sitagliptin um und liefern eine enantiomere Reinheit von über 99 % und Umwandlungsraten von bis zu 89 % während der Scale-up-Produktion.

Pharma ist der Bereich, in dem KI-Biokatalyse derzeit den größten Eindruck hinterlässt – asymmetrische Synthese chiraler Intermediate und der Ersatz gefährlicher Reagenzien durch sauberere Routen sind bereits Realität. Agrochemie und Lebensmittel holen auf: erstere zur Verfeinerung von Toxikologieprofilen, letztere zur Bereitstellung saubererer Kennzeichnungen durch enzymatische Modifikation. Und Feinchemikalien und Körperpflege? Sie beginnen, die Vorteile zu erkunden – hochwertige Umwandlungen und mildere, nachhaltigere Prozesse.

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