2025 - Das erste Projektjahr

Im ersten Projektjahr konnten wesentliche wissenschaftliche Grundlagen für die Etablierung zirkulärer RNA als innovative Wirkstoffklasse im Pflanzenschutz geschaffen werden. Ein zentraler Schwerpunkt lag auf der Frage, wie sich zirkuläre RNA so designen, synthetisieren und funktionalisieren lässt, dass sie robuste biologische Aktivität entfaltet und gleichzeitig sicher, reproduzierbar und skalierbar herstellbar sind.

Im Bereich der funktionellen RNA‑Elemente gelang es, nahezu alle geplanten vorgesehenen internen Ribosomen‑Bindesequenzen (IRES‑Elemente) erfolgreich zu klonieren und ihre Translationseffizienz in vitro zu testen und validieren. Ein Großteil der getesteten Elemente zeigte eine nachweisbare Translationsaktivität, was ihre potenzielle Nutzbarkeit für zukünftige Anwendungen bestätigt. Erste Versuche zur Aufnahme und Translation in Pflanzen wurden begonnen und bilden die Grundlage für weitere Optimierungsarbeiten.

Für die Entwicklung von Wirkstoffen auf Basis zirkulärer RNA gegen pilzliche und tierische Schaderreger wurden bioinformatische Routinen aufgebaut, die automatisiert geeignete Zielsequenzen identifizieren und daraus synthetisierbare zirkuläre RNAs generieren. Dieser Algorithmus wird fortlaufend verbessert, insbesondere hinsichtlich Vorhersagbarkeit von Synthese‑ und Zirkularisierungserfolg der einzelnen Kandidaten.

Wirkstoffkandidaten gegen relevante Zielorganismen wie Ustilago maydis konnten synthetisiert werden und befinden sich derzeit in der Testung. Hierbei konnten bereits wertvolle Erkenntnisse zu Einflussfaktoren wie Applikationshilfsstoffen, Aufnahmebedingungen und Pflanzenentwicklungsstadien gewonnen werden. Parallel wurde eine Zucht verschiedener Kartoffelkäferpopulationen aufgebaut und erste Wirkstoff-Kandidaten für zukünftige Tests erfolgreich synthetisiert.

Insgesamt wurde eine breite wissenschaftliche Basis geschaffen: von der funktionellen RNA‑Modularität über das Design neuer RNA‑Wirkstoffe bis hin zu den ersten Anwendungen in Modellorganismen. Diese Ergebnisse bilden die Grundlage dafür, zirkuläre RNA in den kommenden Jahren als vielseitiges und anpassbares Werkzeug für den biologischen Pflanzenschutz weiterzuentwickeln.

Im technischen Bereich lag der Schwerpunkt auf der Entwicklung eines skalierbaren und reproduzierbaren Herstellungsprozesses für zirkuläre RNA. Dieser Prozess umfasst mehrere Stufen: Sequenzdesign, die RNA‑Synthese, die Zirkularisierung, die Aufreinigung und die Qualitätskontrolle.

Im ersten Projektjahr wurde der Basisprozess vollständig aufgebaut und strukturiert dokumentiert. Die Erkenntnisse führten zur Etablierung eines robusten Workflows für die Produktion.

Parallel wurde im Kleinskalabereich ein mehrstufiger Syntheseprozess entwickelt und getestet. Sämtliche benötigten Komponenten wurden erfolgreich hergestellt oder validiert und in den Prozess implementiert. In Pilotreaktionen konnten Zirkularisierungsraten von über 80 % erreicht werden – ein wichtiger Meilenstein und eine gute Grundlage für die spätere Skalierung.

Zur weiteren Prozessoptimierung wurden Methoden zur RNA‑Reinigung bewertet und zwei skalierbare Verfahren als besonders geeignet identifiziert. Zudem wurde ein FPLC‑System in Betrieb genommen, mit dem künftig die Separation linearer und zirkulärer RNA verbessert werden soll. Erste Tests zeigten die Notwendigkeit weiterer Feinabstimmungen, wozu bereits ein technischer Austausch mit externen Expertinnen und Experten stattfindet.

Auch die Dokumentation der Prozessschritte wurde professionalisiert: Alle Zwischenprodukte werden systematisch erfasst, was Transparenz über Reproduzierbarkeit, Ausfallrisiken und Kosten ermöglicht. Diese Datenbasis wird später für industrielle Skalierungen entscheidend sein.

Insgesamt wurde ein vollständiger, modularer und skalierbarer Herstellungsprozess aufgebaut, der im Laufe des zweiten Projektjahres weiter optimiert, validiert und in größere Maßstäbe übertragen wird.

Wirtschaftlich konnte das Projektteam entscheidende Grundlagen für eine spätere Verwertung der Technologie schaffen. Im Mittelpunkt stand die Entwicklung möglicher Geschäftsmodelle, die sowohl die Besonderheiten des RNA‑basierten Pflanzenschutzes als auch den aktuellen Reifegrad der Technologie berücksichtigen.

Zunächst wurde ein detailliertes Prozessmodell für die zirkuläre RNA‑Produktion erstellt, das alle relevanten Ressourcen, Abhängigkeiten und Kostenbestandteile abbildet. Darauf aufbauend wurde eine erste Wirtschaftlichkeitsanalyse durchgeführt, die zeigt, dass die Herstellkosten der Technologie perspektivisch konkurrenzfähig zu bestehenden biotechnologischen Produktionsprozessen sein können. Auf Basis der gewonnenen Daten wurden außerdem erste Mindestanforderungen an Prozessausbeuten definiert.

In der Marktanalyse zeigte sich über verschiedene Stakeholdergruppen hinweg ein grundsätzlich hohes Interesse an RNA‑basierten Anwendungen im Pflanzenschutz. Gleichzeitig besteht Zurückhaltung aufgrund der Neuartigkeit der Technologie. Als primäre Kundengruppe rücken zunächst wissenschaftliche Einrichtungen in den Fokus, für die personalisierte RNA‑Lösungen besonders relevant sind.

Im Rahmen der Geschäftsmodellentwicklung wurden mehrere Alternativen erarbeitet, darunter Produkt‑, Service‑ und hybride Modelle.

Parallel dazu wurden Kommunikationsstrukturen aufgebaut, um die Sichtbarkeit des Projekts zu erhöhen und erleichtern den Austausch mit möglichen Partnern aus Wissenschaft, Wirtschaft und Politik.

Da sich politische Institutionen zunehmend mit der Regulierung von RNA‑basierten Pflanzenschutzmitteln befassen, eröffnet sich langfristig ein sich dynamisch entwickelndes Marktumfeld, sodass die wirtschaftliche Gesamtperspektive für die kommenden Jahre mit Spannung betrachtet werden kann.