Publikationen & Vorträge - Marco Eigenfeld

Monographien

Effect of the singular cell age on Saccharomyces pastorianus ssp. carlsbergensis proliferation

Die kumulative Dissertation untersucht das Altern von Hefezellen, indem sie Chitin-haltige Knospennarben als Oberflächenmarker zur Bestimmung des Einzelzellalters in Populationen verwendet. Durch die Entwicklung eines Proteinlinkers und den Einsatz von Durchflusszytometrie konnten die Knospennarben nicht-invasiv gemappt und zur Alterstrennung innerhalb von Hefekulturen genutzt werden, was eine gezieltere Analyse und Steuerung des Fermentationsprozesses ermöglicht. Zusätzlich wurde die Trennung von Hefezellpopulationen mithilfe magnetischer Nanopartikel erforscht, welche eine selektive Abtrennung und somit eine genauere Beobachtung von Wachstumsraten in Abhängigkeit vom Zellalter unter verschiedenen Kulturbedingungen ermöglicht.

Peer-reviewed Publikationen

Quantification methods of determining brewer’s and pharmaceutical yeast cell viability: accuracy and impact of nanoparticles

Für industrielle Prozesse ist eine schnelle, präzise und zuverlässige Methode zur Bestimmung des physiologischen Zustands von Hefezellen, insbesondere der Lebensfähigkeit (Lebend-Tot Anteil), unerlässlich. Dieser physiologische Zustand bestimmt maßgeblich den Prozessverlauf und die Fermentationsgeschwindigkeit. Allerdings werden in der Grundlagenforschung immer häufiger magnetische Nanopartikel (MNPs) zur Manipulation von Hefezellen verwendet – Ihre Auswirkung auf die Lebensfähigkeit von Hefezellen und den Assay selbst ist unklar. Zudem wird der Einfluss der Partikel auf die Hefezelle in der Literatur äußerst umstritten diskutiert.

Studying the impact of cell age on the yeast growth behaviour of Saccharomyces pastorianus var. carlsbergensis by magnetic separation

Trotz der Tatsache, dass Hefe ein weit verbreiteter Mikroorganismus in der Lebensmittel-, Getränke- und pharmazeutischen Industrie ist, bleibt der Einfluss der Lebensfähigkeit und der Verteilung des Zellalters auf die Fermentationsleistung noch vollständig unverstanden. Für eine detaillierte Analyse der metabolischen Aktivität und des physiologischen Zustands haben wir eine Methode der magnetischen Abtrennung entwickelt, um Tochter- und Mutterzellen aus einer heterogenen Kultur zu isolieren und getrennt voneinander untersuchen zu können.

Understanding the impact of industrial stress conditions on replicative aging in Saccharomyces cerevisiae

Bei Hefe wird das Altern allgemein als Abnahme der physiologischen Funktion und der abnehmenden Fähigkeit zur Anpassung an Umweltveränderungen verstanden. Saccharomyces cerevisiae ist zu einem wichtigen Modellorganismus für die Untersuchung dieser Prozesse geworden. Diese Hefe wird in industriellen Prozessen (Bier- und Weinherstellung) verwendet, jedoch werden die Zellen in diesem industriellen Umfeld verschiedenen Stressbedingungen ausgesetzt, die ihre intrazellulären Alterungsprozesse beeinflussen, was wiederum den Fermentationsprozess selbst beeinflusst. Dieser Review Artikel stellt eine Zusammenfassung dieser Stresseinflüsse auf die Fermentationsperformance dar, wie auch Ansätze zur tiefgehenden Analyse dessen.

Recombinant protein linker production as a basis for non-invasive determination of single-cell yeast age in heterogeneous yeast populations

Die physiologische und metabolische Eigenschaft einer Hefekultur kann als Summe individueller Zellphänotypen verstanden werden. Neben Umweltbedingungen, Genetik und Anzahl der Zellteilungen ist das Zellalter ein wichtiger Faktor, der die Zelleigenschaften beeinflusst. Nach der der Zytokinese von Hefezellen verbleibt auf der Mutterzelle eine Sprossnarbe, ein Maßstab für die replikative Lebensdauer und somit ein quantifizierbarer Indikator für das Zellalter, das durch signifikante Mengen an Chitin gekennzeichnet ist. Wir haben ein Bindungsverfahren zur Visualisierung dieser Sprossnarben von Saccharomyces pastorianus var. carlsbergensis entwickelt und dieses näher charakterisiert.

Autofluorescence prediction model for fluorescence unmixing and age determination

Die Durchflusszytometrie ist ein leistungsstarkes Werkzeug zur Identifizierung und Quantifizierung verschiedener Zellmarker wie Lebensfähigkeit, Vitalität und individuelles Zellalter auf Einzelzell-Basis. Allerdings überlappen Zellautofluoreszenz- und Fluorophor-Signale bei niedrigen Fluoreszenzintensitäten. Daher müssen diese Signale entwickelt werden, welches diese Signale entmischt, bevor eine Korrelation zwischen Fluoreszenzintensität und Altersverteilung in einer Hefepopulation möglich wird.

Upcycling of brewer’s yeast – Application as material for encapsulating unstable liquid ingredients in the food industry

Als Verkapselung bezeichnet man den Vorgang, einen Wirkstoff mit einem entsprechenden Wandmaterial auszustatten, um diesen vor äußeren Einflüssen zu schützen. Aufgrund der flexiblen Proteinstruktur in Kombination mit dem starren Polysaccharid-Komponente gelten Hefezellwände als ideal für diese Verkapselung. Darüber hinaus sind diese preiswert und die Verfügbarkeit ist gegeben – zwei Vorteile, die Hefezellen zu einem geeigneten Material für die Verkapselung machen. Da jedoch im Brauprozess verwendete Hefezellen einen bitteren Geschmack von der Adsorption von Iso-α-Säuren behalten, ist es wichtig, Brauhefe vor ihrer möglichen Anwendung als Verkapselungsmaterial aufzureinigen.

Magnetic Separation in Bioprocessing Beyond the Analytical Scale: From Biotechnology to the Food Industry

Das Downstream Processing benötigt mehr innovative Ideen, um die aktuellen Herausforderungen der Bioaufbereitung und -verarbeitung voranzutreiben und zu bewältigen. Die Chromatographie ist bei weitem die am weitesten verbreitete Technik, die von einem konservativen Industriesektor verwendet wird. Die Chromatographie hat viele Vorteile, ist aber oft auch der teuerste Schritt in einem pharmazeutischen Produktionsprozess. Daher werden alternative Methoden, sowie weiterführende Verarbeitungsstrategien dringend benötigt. Ein vielversprechender Kandidat für Neuentwicklungen im großen Maßstab ist die Magnetseparation, die das schnelle und direkte Einfangen von Zielmolekülen in Fermentationsbrühen ermöglicht.