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BLICKWINKEL

Riede Gras 1

Dr. Katja Riedel und Dr. Christiane Gras forschen bei BRAIN im Bereich Geschmacksoptimierung. Im Gespräch mit der BLICKWINKEL-Redaktion erzählen sie, welche Meilensteine bis heute erreicht werden konnten und wie das Potenzial der Geschmackszell-Technologien bei BRAIN genutzt wird.

BRAIN: Seit wann ist das Thema Geschmacksmodulation bei BRAIN aktuell?

Dr. Katja Riedel: BRAIN entwickelte bereits vor über zehn Jahren Zellmodelle für die sensorische Anwendung; konkret stand die Schmerzlinderung auf Hautpartien im Fokus. Es ist hier interessant zu erwähnen, dass der Schmerzrezeptor „TRPV1“ auch auf der Zunge vorkommt und dort den Schärfegeschmack von Chilischoten vermittelt. Von der Hautsensorik ging es dann über zur Geschmackssensorik, also zur Zunge. Um die verschiedenen Geschmackssensoren für  bitter, süß oder umami intensiver zu untersuchen, hat man die Sensoren, also konkret Geschmacksrezeptoren, mithilfe von Nierenzellen untersucht. Das war eine gängige Methode, die bis dato auch schon benutzt wurde, um Geschmacksforschung zu betreiben.

BRAIN: Sind denn Nieren- und eine Zungen-Geschmackszelle vergleichbar?

Dr. Katja Riedel: Genau hier liegt der Schwachpunkt der Methode mit den Nierenzellen. Zum Beispiel kann die hergestellte Nierenzelle zwar süß erkennen, aber nicht zwischen Zucker und Süßstoffen unterscheiden, da die in der Zelle dafür notwendigen Kommunikations-/Stoffwechselwege fehlen.

BRAIN: Könnte man stattdessen nicht direkt die Geschmackszellen der Zunge benutzen?

Dr. Christiane Gras: Leider nein, da diese sehr kurzlebig sind und in den Geschmacksknospen häufig erneuert werden. Für die Untersuchungen im Labor aber ist eine Haltbarkeit von ein paar Monaten nötig, um alle Experimente mit einer identischen Zellpopulation zu machen, sonst sind die Ergebnisse nicht vergleichbar.

BRAIN: Wie hat BRAIN es dennoch geschafft, Fortschritte im Bereich Geschmackszellen zu erzielen?

Dr. Katja Riedel: Vor ca. fünf Jahren hat man bei BRAIN angefangen, solche Geschmackszellen zu isolieren, und es ist uns schließlich gelungen, hieraus ein langlebiges Zellmodell zu entwickeln, das auf den Zellen unserer Zunge basiert – die Human- Taste-Cell-Technologie (HTC- Technologie). Mit diesem Zellmodell kann man nun gezielt nach Geschmacksmodulatoren suchen.

BRAIN: Wann kommen die Sensoriktests mit Probanden ins Spiel?

Dr. Christiane Gras: Der Nachteil bei Sensoriktests ist, dass man zeitlich sehr limitiert ist, da nur ein paar Geschmacksstoffe pro Tag verkostet werden können. Bei mehr als drei Stoffen tritt bei den Probanden eine sog. Geschmacksmüdigkeit auf. Die HTC- Technologie hingegen ermöglicht, dass man zeitlich unlimitiert Tausende von Naturstoffen durchmustert – und das unabhängig davon, ob diese toxikologisch bereits als sicher eingestuft wurden oder nicht. Unterm Strich werden dann von z. B. 20 000 untersuchten Stoffen ca. 0,5–1 % Kandidaten ausgesiebt, die für unsere Zwecke infrage kommen. In einem zweiten Schritt dann werden diese Stoffe mittels menschlicher Geschmackstests weiter ausgedünnt – das ist der Moment, wo man mit Sensoriktests zu weiteren Ergebnissen kommen kann. Mit diesem Vorgehen konnten wir bereits  Geschmacksmodulatoren finden und ihre Wirkung mithilfe der Sensoriktests mit Probanden bestätigen.

BRAIN: Heißt das, es gibt Details, die nur mittels menschlicher Probanden herausgefunden werden können?

Dr. Katja Riedel: Ja, zum Beispiel wenn es um spezielle Wahrnehmungen geht. Ob ein Stoff beispielsweise adstringierend wirkt oder auf der Zunge prickelt, kann man mittels Geschmackszellen nicht detektieren.

BRAIN: Ist die HTC-Technologie Eigentum der BRAIN?

Dr. Katja Riedel: Ja. Für eine Auswahl von Zelllinien wurde bereits ein sog. PCT-Patent angemeldet und in vielen Ländern, darunter USA, erteilt. Noch interessanter als neu gefundene Zelllinien sind natürlich die Stoffe, die mittels einer solchen Zelllinie entdeckt werden. Diesen Stoff sowie auch Formulierungen dieses Stoffs reicht BRAIN als Patent ein – ein wichtiger Meilenstein in der Unternehmensentwicklung.

BRAIN: Können Sie ein Beispiel für eine solche neu entdeckte Formulierung nennen?

Dr. Christiane Gras: Der Bitterblocker BRA-C-000001371 war ein solcher Meilenstein. Er kann zum Beispiel in Getränken verwendet werden, in denen Zuckerersatzstoffe im Einsatz sind, die einen bitteren Nebengeschmack mit sich bringen. Dank des Bitterblockers wird der Nebengeschmack neutralisiert. Auch bei Medikamententwicklungen/-formulierungen kann der Bitterblocker zum Einsatz kommen, um dem bitteren Nebengeschmack entgegenzuwirken.

BRAIN: Woran misst BRAIN, wie erfolgreich eine Technologie oder Formulierung wirklich ist?

Dr. Katja Riedel: Wenn potenzielle Kooperationspartner aus der Industrie mit BRAIN zusammenarbeiten wollen, ist das ein sehr schöner Qualitätsbeweis und zeigt, dass wir vieles richtig gemacht haben. Darüber hinaus ist der Wirknachweis  der im Labor gefundenen Stoffe im Probanden-Sensoriktest die beste Erfolgsbestätigung, die wir schon mehrfach erbringen konnten.

BRAIN: Wurde beim Thema Geschmacksoptimierung das Interesse der Industrie geweckt?

Dr. Christiane Gras: Im Rahmen der Forschungsarbeit zu den Geschmackszellen hat BRAIN auch viel wissenschaftlich gearbeitet und war dadurch in der Forschungswelt sehr visibel. Zum einen durch Publikationen, zum anderen durch Vorträge und Präsentationen bei Fachtagungen.

Dr. Katja Riedel: Für die ersten grundlegenden Forschungen zur Generierung von Geschmackszellen und zur Suche nach Geschmacksmodulatoren für eine gesündere Ernährung wurden erfolgreich Gelder des BMBF eingeworben. Im Rahmen der Innovationsallianz NatLifE 2020 konnte so der Grundstein für die HTC-Technologie gelegt werden, die nun auch als Basis für Kundenkooperationsprojekte dient. Eine der Industriekooperationen mit mehreren Industriepartnern wurde erst kürzlich bekannt gegeben. Durch diese positiven Entwicklungen und die wissenschaftlichen Veröffentlichungen sind weitere Unternehmen aus der Nahrungs- und Futtermittelindustrie auf die BRAIN aufmerksam geworden, wobei Letztere Interesse daran hatten, diese Technologie auf tierische Zellen zu übertragen.

BRAIN: Worum ging es genau?

Dr. Christiane Gras: Man wollte den Katzengeschmack besser verstehen, um Katzenfutter gezielter modifizieren zu können. Manche Geschmackssensoren der Katze sind noch unbekannt, da gibt es etliche Lücken zu schließen. Da Katzen nicht sprechen können und die sensorischen Tests erschwert werden, braucht man ein System, ähnlich wie bei menschlichen Zellen, um schrittweise vorzugehen.

BRAIN: Konnte BRAIN hier auf die bereits erzielten Ergebnisse im Bereich HTC zurückgreifen oder musste man „von Null anfangen“?

Dr. Christiane Gras: In der Tat konnten wir bereits vorhandenes Wissen aus dem Bereich menschlicher Geschmackszellen auf das Feld der Katzengeschmackszellen übertragen und somit relativ zügig Ergebnisse erzielen. Das schlägt sich dann auch positiv auf die Forschungskosten und auf den investierten Zeitfaktor nieder – Stichwort Effizienz.

BRAIN: Heißt das, Mensch und Katze sind sich sehr ähnlich?

Dr. Katja Riedel: Wir arbeiten mit primären Zellen, die aus dem Gewebe kommen. Dessen Funktionalitäten sind bei Mensch und Katze sehr ähnlich, was nicht heißt, dass beide gleich schmecken können.

BRAIN: Worin unterscheidet sich das Schmecken der Katze von dem des Menschen?

Dr. Christiane Gras: Katzen können kein süß schmecken, da bei ihnen das Gen für den Süßrezeptor nicht funktionell ist. Während beim Menschen oder auch bei vielen anderen Tieren süß im Belohnungszentrum als positiv wahrgenommen wird, kann man sich bei der Katze diesen Mechanismus nicht zunutze machen. Das erschwert die Futtermitteloptimierung und erfordert alternative Lösungen.

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Die Human-Taste- Cell-Technologie ermöglicht, zeitlich unlimitiert Tausende Naturstoffe zu durchmustern. Der menschliche Proband hingegen schafft nicht mehr als drei Tests pro Tag.

Dr. Katja Riedel

BRAIN: Wie kann man überhaupt Katzengeschmack testen, wenn man die Tiere nicht nach ihrer Meinung fragen kann?

Dr Christiane Gras: Es können durchaus sensorische Tests mit Katzen durchgeführt werden. Dabei werden den Katzen wässrige Lösungen angeboten und im Nachhinein gemessen, wie viel davon aufgenommen wurde. Da Katzen generell sehr wenig trinken, wird die Aufnahme der Lösungen an der regulären Aufnahme von Wasser gemessen.

BRAIN: Wie verhält es sich bei Katzen mit dem Empfinden von bitter?

Dr Katja Riedel: Bitter wird von Katzen, und damit gibt es wieder die Parallelen zum Menschen und den meisten Tieren, als unangenehm empfunden. Wenn also eine Testlösung kaum angenommen wird, so kann es daran liegen, dass Bitterstoffe enthalten sind.

BRAIN: Warum besteht gerade im Segment Katzenfutter Optimierungsbedarf?

Dr Christiane Gras: Katzen sind, im Gegensatz zu anderen Heimtieren, sehr wählerisch bei ihrer Futtermittelaufnahme. In der Natur ernähren sie sich überwiegend von Mäusen und kleinen Vögeln; sie sind reine Fleischfresser. Werden Katzen als reine Wohnungstiere gehalten, muss das Futter so gestaltet sein, dass es zum einen problemlos von der Katze akzeptiert wird und zum anderen eine äquivalente Versorgung der Katze mit Nährstoffen garantiert.

BRAIN: Welches Marktpotenzial ist in diesem Segment zu erwarten?

Dr Christiane Gras: Ausgehend von 618 Mio. Katzen und Hunden im Jahr 2014 wächst die Zahl der Haustiere stetig mit durchschnittlich 2,1 % und allein der Markt für Katzenfutter jährlich um 1,7 %, wie Euromonitor publiziert hat. 2014 allein wurden 22 Megatonnen Tiernahrung im Wert von 53 Mrd. € produziert.

BRAIN: Mit wem kooperiert BRAIN konkret, kann man da schon Namen nennen?

Dr Christiane Gras: Im Bereich Katzenfuttermittelhersteller arbeiten wir sehr erfolgreich mit DIANA Pet Food zusammen. Ziel in den nächsten Jahren ist es, Geschmacksmodulatoren zu entwickeln, die das Katzenfutter noch schmackhafter machen.

BRAIN: Liegen bereits weitere Tierfuttersegmente im Visier der BRAIN?

Dr Christiane Gras: Unsere Erkenntnisse im Bereich Cat Taste Cells eröffnen ein enormes Potenzial für weitere Tierfuttermitteloptimierungen. Daran werden wir natürlich arbeiten, damit Geschmacksoptimierungen auch für andere Tiernahrung möglich werden.

Christiane Gras

Dr. Christiane Gras

Dr. Christiane Gras schloss 2008 nach ihrem BSc- Studium der Biowissenschaften in Münster ihr MSc- Studium der Biomedizin an der Medizinischen Hochschule Hannover ab. Nach einem Forschungsaufenthalt in Barcelona kehrte sie nach Hannover zurück, wo sie 2013 im Institut für Transfusionsmedizin promovierte und bis 2015 als Postdoc forschte. Seit 2015 verstärkt sie als Projektleiterin den Bereich BioActives Development der BRAIN AG. Ihre Spezialgebiete sind Primär- zell-Entwicklung sowie zellbasierte Technologien.  

Katja Riedel

Dr. Katja Riedel

Dr. Katja Riedel studierte Angewandte Naturwissenschaft an der TU Bergakademie Freiberg. Nach ihrer Promotion am Deutschen Institut für Ernährungsforschung auf dem Gebiet der molekularen Grundlagen der Geschmackswahrnehmung ist sie seit 2011 als Research Scientist und Project Manager bei der BRAIN AG tätig.

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