Plant Biotech Lab

Researchers in China have made a partially synthetic version of a chromosome (published in Nature Plants, Jan 26^th) of the spreading earthmoss (Physcomitrium patens, former Physcomitrella patens), aiming to harness the plant for industry. This milestone could ease the way to create artificial genomes in other multicellular organisms and to further boost the use mosses as factories for medicines and metabolites. The Nature Plants paper will boost the research of the ReskiLab, to create mosses able to produce drugs, as plant biologist Ralf Reski of the Albert Ludwig University of Freiburg comments on the Nature Plants paper in Science. Reski and his team, who were not involved in the Chinese study, had already genetically modified this moss species to produce drugs - some of the moss-produced pharmaceuticals are already in clinical trials. And “this paper takes it to the next level" Reski is cited in Science. The study of the partially synthetic version of a moss chromosome also is “a wake-up call to people who think that synthetic genomes are only for microbes,” synthetic biologist Tom Ellis of Imperial College London says in the Science commentary entitled "First step taken toward artificial plant genome". The Chinese team has chosen a moss, since - unlike Arabidopsis cells - a single moss cell can grow into an entire plant. The team therefore has to engineer just one cell to transform a whole organism. Moreover, a key DNA swapping process, called Homologous Recombination, that allows synthetic segments to integrate into chromosomes, occurs more frequently in Physcomitrella than in Arabidopsis.

Source: Science

Wiedervernässte Moore leisten einen erheblichen Beitrag als Kohlenstoffspeicher. Um sie auf eine klimaneutrale Bewirtschaftung in sog. Paludikulturen umzustellen, kann man Torfmoose ausbringen, die nach der Ernte als Torfersatz für den Gartenbau den Einsatz von fossilem Torf beenden helfen können. Dazu war es zunächst notwendig, Torfmoos-Arten zu kultivieren und zu vermehren. Nachdem dies dem Team um Ralf Reski von der Universität Freiburg nach jahrelanger Forschung im Labormaßstab gelang, arbeiten Forschende der Bioverfahrenstechnik am Fachbereich Angewandte Biowissenschaften und Prozesstechnik der Hochschule Anhalt nun an der Hochskalierung (Upscaling). Dabei geht es zunächst um die optimale Versorgung der Moose mit Licht und Nährlösung. Wie die Anhaltiner im Artikel „Ohne Moos nichts los: Moore im Klimawandel“ berichten, wollen sie dazu Bioreaktoren entwickeln, die zukünftig mehrere Kilogramm Moos-Saatgut täglich kostengünstig und an nahezu jedem Ort produzieren können. Sie sind Partner im Projekt MOOSstart, mit dem das Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) die Forschung zur Herstellung von Torfmoos-Saatgut fördert. Das Projekt wird von der Universität Greifswald geleitet; Industriepartner für den Praxistest des Bioreaktors ist die Niedersächsische Rasenkulturen NIRA GmbH & Co. KG.

Quelle: Hochschule Anhalt

Former PhD student Natalia Ruiz Molina was awarded the Hans-Grisebach-Prize of our Faculty of Biology for her dissertation “A synthetic multitarget protein regulator against complement over-activation: Design, production, and strategies to increase yields in moss bioreactors”. The prize is donated by BASF SE.
Natalia used artificial intelligence and synthetic biology to design and implement a synthetic protein that can efficiently regulate the human immune system. Subsequently, she used modelling approaches to optimize the production of this drug candidate in moss bioreactors. Natalia’s work was supported by fellowships from the German Academic Exchange Service DAAD and from the Mathias-Tantau-Foundation.

Warum wir in unserem Verbundprojekt MOOSstart nicht nur einen kostengünstigen Moos-Bioreaktor, sondern auch die dezentrale Produktion und Vermehrung von Torfmoos-Saatgut entwickeln wollen, schildert das Portal Bioökonomie: Damit soll der Anbau von Torfmoosen auf wiedervernässten Mooren für Landwirte attraktiver werden. Denn Paludikultur, also die Wiedervernässung und Nutzung der Flächen, kann trockengelegte Moore wieder zu CO₂-Speichern machen bei weiterhin landwirtschaftlicher Nutzung. In dem vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) geförderten Projekt wollen wir mit dem großflächigen Anbau von Torfmoosen (Sphagnum) gemeinsam mit Forscherinnen und Forschern der Universität Greifswald und der Hochschule Anhalt sowie der Niedersächsischen Rasenkulturen NIRA GmbH & Co. KG als Praxispartner, den Einsatz von fossilem Torf beenden helfen und hochwertiges Moos-Substrat als Torfersatz für den Gartenbau bereitstellen. Mit DNA-Barcoding wollen wir regional geeignete Torfmoose genetisch analysieren, auswählen, ausbringen und in Feldversuchen testen.

Quelle: Bioökonomie.de

Welchen Beitrag Moose für die Medizin der Zukunft leisten könnten, berichten der Pflanzenbiotechnologe Prof. Dr. Ralf Reski und Dr. Andreas Schaaf, Managing Director der Firma Eleva, im Interview in esanum, dem Onlineportal für Ärztinnen und Ärzte. Pflanzen sind geeignete Produktionssysteme für menschliche Glykoproteine, also Eiweiße mit definierten Zucker-Gruppen. Deren Herstellung im kleinen Blasenmützenmoos Physcomitrella bringt Vorteile: sie sind kostengünstig und einfach zu kultivieren und haben kein Risiko von Verunreinigungen mit Viren oder anderen Human-Pathogenen. Viele Proteine mit medizinischer Relevanz hat das Team um den Biotechnologen Reski an der Universität Freiburg in Bioreaktoren bereits produziert. Die in Moos produzierte alpha-Galaktosidase (aGAL) wurde bereits für klinische Versuche zur Behandlung von Morbus Fabry zugelassen und habe die klinische Phase 1 mit Bravour abgeschlossen. Als weiteres Eiweiß gelang es den Freiburgern, den Komplementfaktor H (FH) in voller Länge im Moos herstellen zu lassen, das sowohl in vitro als auch in präklinischen Versuchen an FH-defizienten Knockout-Mäusen in vivo volle biologische Aktivität zeigte, fasst Reski zusammen. CPV-104 wird die rekombinante Variante dieses humanen Komplementfaktors H (FH) aus Moos bei der biopharmazeutischen Firma Eleva genannt. Der von ihnen frei von tierischen Krankheitserregern produzierte Wirkstoff zeigte in präklinischen in-vivo Studien und in-vitro Studien eine vergleichbare oder bessere Wirksamkeit als aus Serum gewonnener Faktor H, sagt Dr. Schaaf. Eleva plane den Start der klinischen Phase im kommenden Jahr, um die Wirksamkeit bei Patienten mit bestätigter C3G-Diagnose zu untersuchen. Die Firma hofft, dass CPV-104 nach einem gelungenen Proof of Concept eine neue Behandlungsoption sowohl für die seltene Nierenerkrankung C3G, als auch für ein breiteres Spektrum an komplementvermittelten Erkrankungen werden wird.

Quelle: esanum.de

Our publication in Cell on the living fossil Takakia lepidozioides, a moss that now faces extinction due to climate change, was excellently perceived by the media, including leading sources.

Nature writes: This moss survived 165 million years – and now it’s under threat from climate change.

The Guardian writes: World’s oldest moss could go extinct as a result of climate crisis.

GEO schreibt: Ältestes Moos der Welt steht vor dem Aus – nach mehr als 165 Millionen Jahren.

ScienceNews writes: The fastest-evolving moss in the world may not adapt to climate change.

Bloomberg writes: This moss survived 165 million years. Climate change is killing it.

CNN writes: Takakia survived the upheaval of early Earth, but it may soon go extinct.

Scientific American writes: The world’s oldest moss outlived the dinosaurs, but it may not survive climate change.

Spektrum schreibt: Dieses lebende Fossil könnte dem Klimawandel zum Opfer fallen.

Haaretz writes: This plant survived for 400 million years. Then it met us.

The living fossil Takakia lepidozioides, a rare moss, has adapted to life-threatening UV-B radiation on the Tibetan Plateau at an altitude of 4,000 m over the past 65 million years, while its distinctive morphological features evolved in much warmer climates more than 165 million years ago. After nearly 400 million years of evolution and resilience, this species is now facing extinction due to rapid climate change. After more than ten years of work on the roof of the world and in the laboratory, the study was published in the renowned journal Cell (DOI: 10.1016/j.cell.2023.07.003) under the title "Adaptive evolution of the enigmatic Takakia now facing climate change in Tibet". The research team comprises 61 scientists from 20 laboratories in six countries, and was led by Prof. Dr. Yikun He, Capital Normal University Beijing, and Prof. Dr. Ralf Reski, University of Freiburg.

Source: Cell - 50 day free access link

Alle, die wissen wollen, warum immer häufiger über Moose geredet und berichtet wird, lädt die Katholische Akademie Freiburg zu einem Vortrag von Professor Ralf Reski ein. Unter dem Titel "Im Zauberwald - Warum Moose nicht nur schön, sondern auch bedeutend sind" wird der Moos-Experte von der Universität Freiburg die ältesten Landpflanzen der Erde vorstellen, anschaulich erklären, wie die kleinen Pflanzen unser Klima auf der ganzen Welt schützen, und wie wir zu einem aktiven Moosschutz in Mooren beitragen können. Bitte melden Sie sich für den Vortrag an, der am 3. Mai 2023 um 19:00 Uhr startet und bei dem Sie in Präsenz und Online teilnehmen können.

Den Vortrag über Moose, Moore und Klimaschutz ist nun als Video bei YouTube anzusehen: https://www.youtube.com/watch?v=rZSBXLqIkeE

Ort: Katholische Akademie Freiburg

Wer Einblick in die Forschung unserer Arbeitsgruppe und Fragen zum Potential von Moosen für Klimaschutz und Medizin hat, kann sich für eine online-Veranstaltung am 15. Februar anmelden. Ab 18 Uhr wird der Freiburger Biologe und Pionier der Moosforschung Prof. Dr. Ralf Reski allgemeinverständlich Auskunft geben: Wie Reski von der Uni Freiburg die erstaunlichen Eigenschaften von Moosen für die Gewinnung neuer Arzneien nutzbar macht und wie Moose Klima- und Artenvielfalt schützen können, sind Themen der kostenfreien Veranstaltung der Konrad-Adenauer-Stiftung (KAS) Südbaden. Und welche Möglichkeiten der von ihm entwickelte Bioreaktor für die Grundlagen- und angewandte Forschung eröffnet, stellt der innovative Biotechnologe ebenfalls vor.

Details und Anmeldung bei KAS

Sperm’s motility as well as anchoring of the spore capsule in Spreading Earthmoss Physcomitrella are influenced by the auxin transport protein PINC. This was shown by a science team around biotechnologist Prof. Dr. Ralf Reski from Freiburg University and member of the Excellence Cluster CIBSS (Centre for Integrative Biological Signalling Studies) for the first time. Therefore the distribution of the plant hormone auxin via the PINC transport protein influences the fertility of the moss at two places simultaneously: “In Physcomitrella plants, in which PINC was absent, more sperm were clearly able to swim,” says Volker Lüth, first author of the study and PhD student in Reski’s lab. If the PINC protein is missing, the spore capsule was separated from the plant; a structure that develops from a fertilized egg and normally is nourished with nutrients from the female organs for a while. “If PINC is absent in the mosses, then abortions like these clearly resulted more often,” Reski concluded. Since the plant hormone auxin is known to function as regulator of growth and development so far, the research results of the PINC-mediated influence on fertility, published in the scientific journal New Phytologist, probably will spur a new research field, Reski concludes.

Source: Media release of the University of Freiburg

Die Beweglichkeit der Spermien und die Verankerung der Sporenkapsel im Laubmoos Physcomitrella werden durch den Auxin-Transporter PINC beeinflusst. Das zeigte erstmals ein Forschungsteam um den Biotechnologen Prof. Dr. Ralf Reski von der Universität Freiburg und Mitglied des Exzellenzclusters CIBSS (Centre for Integrative Biological Signalling Studies). Demnach beeinflusst die Verteilung des Pflanzenhormons Auxin durch das Transportprotein PINC die Fruchtbarkeit des Mooses an zwei Stellen gleichzeitig: „In Physcomitrella-Pflanzen, denen PINC fehlte, waren deutlich mehr Spermien schwimmfähig“, sagt Volker Lüth, Erstautor der Studie und Doktorand in Reskis Labor zu dem überraschenden Ergebnis. Fehlte der Transporter kam es darüber hinaus zu einer Trennung der Sporenkapsel von der Pflanze, die aus der befruchteten Eizelle entsteht und normalerweise vom mütterlichen Organ noch mit Nährstoffen versorgt wird. „Fehlte den Moosen PINC, dann kam es also deutlich häufiger zu solchen Abtreibungen“, erklärt Reski. Da das Pflanzenhormon Auxin bislang vor allem als Wachstums- und Entwicklungsregulator galt, können die im Fachjournal New Phytologist publizierten Ergebnisse über die Wirkung von PINC auf die Fertilität zu einem neuen Forschungsfeld führen, resümiert Reski.

Quelle: Pressemitteilung der Uni Freiburg

Moose im Moor sind unsere Verbündeten im Kampf für den Klimaschutz. Wie Torfmoose das machen, erklärt der Biologe Professor Ralf Reski von der Uni Freiburg im Inforadio des Hessischen Rundfunks (hr): Im Moor wachsende Torfmoose haben doppelt so viel Kohlenstoff gespeichert wie alle Wälder, nämlich 500 Gigatonnen CO₂. Aber nur solange sie feucht bleiben, denn trockengelegte Moore gasen klimaschädliches CO₂ wieder aus. Warum die kleinen Pflanzen so effektive Kohlenstoff-Speicher sind, verrät Reski ab 5:30 Minuten im Podcast mit dem Titel „Wo aber Moor ist, wächst das Rettende auch - Der ökologische Wert von Feuchtgebieten“ mit Radiomoderator Riccardo Mastrocola. Die schon lange auf unserer Erde lebenden Torfmoose werden aktuell in Reskis Labor in Reinform in Bioreaktoren herangezogen, um herauszufinden, welches Torfmoos am schnellsten und besten wächst. Gemeinsam mit Greifswalder Moorforschern arbeiten die Freiburger im MoosZUCHT-Projekt daran, Moose für nachhaltige Paludikulturen zu gewinnen und bei Renaturierungen von Mooren wiederauszuwildern. Das vom Landwirtschaftsministerium geförderte Projekt testet, wie Moose angebaut, als Weißtorf geerntet und als Torf-Alternative für den Garten- und Gemüseanbau etabliert werden können. Auch das schützt Moore und unser Klima, da CO₂-freisetzender Torfabbau in Zukunft vermieden werde, erklärt Reski.

Quelle: Podcast beim hr-Inforadio

Anlässlich der von der Bundesregierung am 9. November beschlossenen Moorschutzstrategie stellte die Tagesschau das Forschungsprojekt von Moosforscher Ralf Reski und Moorforscher Hans Joosten vor. Das Bundesumweltministerium will Klima und Artenvielfalt schützen und Landwirte ermuntern, trockengelegte Moore wieder zu vernässen. Denn nur nasse Moore sind effiziente Kohlenstoff-Speicher, wie Reski von der Uni Freiburg erklärt: "Moore haben weltweit etwa doppelt so viel CO₂ gespeichert wie alle Wälder - inklusive des Amazonas und anderer Regenwälder - zusammen", obwohl sie sich auf weniger Fläche ausdehnen. Trockengelegte Moore verursachen dagegen allein in Deutschland derzeit 7,5 Prozent (etwa 53 Millionen Tonnen Kohlendioxid-Äquivalente) an Treibhausgasemissionen – unter anderem durch Torfabbau. Daher forschen Reski und Joosten gemeinsam im Projekt MOOSzucht an einer Lösung, der sogenannten Paludikultur, einer nachhaltigen Bewirtschaftungsweise nasser Moorböden. Im Projekt sollen schnell wachsende Moosarten identifiziert werden, die angebaut und später als Weißtorf verkauft ein alternatives Nährsubstrat für die Pflanzenzucht bieten, und so den Verbrauch von "echtem" Torf reduzieren. Paludikultur dient daher Klima und Umwelt gleichzeitig - oder wie Reski salopp zusammenfasst: "Moor muss nass."

Warum es ein Problem für das Klima ist, wenn Moore entwässert werden und nicht mehr als riesige CO₂-Speicher dienen können, zeigt auch das kurze Erklärvideo der Tagesschau bei YouTube.

Quelle: Tagesschau

Wie wir gezielt einzelne und in der Natur geschützte Torfmoose im Moos-Bioreaktor für eine künftige Wiedervernässung von Mooren und die Entwicklung einer klimafreundlichen Torf-Alternative vermehren, hat das Baden-Württembergische Staatsministerium in Erfurt ausgestellt. Anlässlich der Feiern zum Tag der Deutschen Einheit waren wir eingeladen, Exponate und Informationen zu unserer grünen Innovation zu liefern, die unser Bundesland am 1. Oktober beim Rundgang von Thüringens Ministerpräsident Bodo Ramelow präsentierte und die in den folgenden Tagen beim Publikum sehr gut ankam. In unserem Forschungsprojekt MOOSzucht arbeiten wir an einem alternativen Substrat zu Torf für den Garten-, Obst- und Gemüseanbau, um die weitere, klimaschädliche Trockenlegung von Mooren für den Torfabbau überflüssig zu machen. Wir bedanken uns bei The Länd für diese tolle Möglichkeit für Wissenschaftskommunikation!

Zu den Bildern unserer Arbeitsschritte

Former PhD student Lennard Bohlender was awarded the Hans-Grisebach-Preis of our Faculty of Biology for his dissertation “Glyco-engineering towards sialylation of recombinant human proteins and glycan analysis of synthetic complement regulators produced in Physcomitrella”. In a synthetic biology approach, Lennard engineered the mammalian sialylation pathway into Physcomitrella, contributing significantly to improved biopharmaceuticals from the moss bioreactor. The prize is donated by BASF SE and handed over by the rector of our university. Lennard continues to solve complex problems of bioproduction as a PostDoc in our group.

In der Wochenendausgabe der Süddeutschen Zeitung berichtet der Journalist David Wünschel über die Schönheit und Vielfalt heimischer Moose, indem er den Bryologen Michael Lüth in den Schwarzwald begleitet. Unter dem Titel „Im Zauberwald“ schildert er, warum die kleinen Pflanzen faszinieren, was sie uns voraushaben, wie sie Schadstoffe messen und warum sie unserem Klima dienen. Außerdem stellt er einen der Forschungsschwerpunkte der Gruppe um den Biotechnologen Ralf Reski dar, der das Moos Physcomitrella patens seit mehr als 37 Jahren erforscht. Reskis Gruppe nutzt dieses Moos im Molecular Farming zur Herstellung von Arznei-Wirkstoffen. Ein Beispiel ist der menschliche Komplementregulator Faktor H, den man gegen Altersblindheit im Auge einsetzten könnte. Gemeinsam mit Kollegen erforscht Reski zurzeit, ob sich damit sogar Long Covid bekämpfen ließe. Reski hofft, dass das erste Medikament aus Moosen in vier bis fünf Jahren auf dem Markt sein könnte.

Quelle: Süddeutsche Zeitung ($)

Moore speichern große Mengen an CO₂, wohingegen ihre Trockenlegung das klimaschädliche Gas freisetzt. Daher entwickeln verschiedene Arbeitsgruppen Konzepte für Paludikulturen, der landwirtschaftlichen Nutzung wiedervernässter Moore. Wie das Portal Bioökonomie BW berichtet, gibt es Marktpotenziale in den Bereichen Nahwärme, Dämmmaterial, Zellstoffersatz, Verpackung bis hin zur Luftqualitätsmessung und Torfersatz. An den beiden letzteren arbeitet das Team um den Freiburger Biotechnologen Prof. Ralf Reski. Im Projekt MOSSclone sollen im Labor gezogene, getrocknete und „saubere“ Torfmoose in günstigen, effizienten und stromsparenden Schadstoff-Mess-Systemen eingesetzt werden, die die Reinhaltung der Luft in der EU überwachen. Im zweiten Projekt mit Namen MOOSzucht kultiviert das Freiburger Team die weltweit größte Torfmoossammlung im Labor. Sie sollen in Zukunft als alternatives Torf-Substrat für den Garten-, Obst- und Gemüseanbau dienen, um die weitere, klimaschädliche Trockenlegung von Mooren für den Torfabbau überflüssig zu machen. Dr. Melanie Heck aus Reskis Team gelang es dafür keimfreies "Saatgut" zu gewinnen, das in den Moos-Bioreaktoren im Labor 50- bis 100-mal schneller wächst als in der Natur. Die so angezogenen Pflanzen werden momentan im Freiland getestet. „Ziel ist, mit den Reinkulturen hohe Erträge im Freiland zu erzielen und damit den Torfmoosanbau wirtschaftlich zu machen“, erklärt Heck.

Quelle: Bioökonomie BW

Peatlands efficiently store CO₂. Drained peatlands, however, emit the climate damaging gas. Therefore, many groups develop concepts for paludiculture, the practice of farming on rewetted bogs and fens. As the portal Bioeconomy BW reports, this offers market potentials in local heating, insulation, pulp substitutes, packaging, as well as fine dust measuring devices and even peat substitution. The latter two are subject of biotechnologist Prof. Ralf Reski and his group. In the MOSSclone project ‘clean’ peat mosses grown in the laboratory shall be used in measuring devices to report pollutants and thus monitor air quality in the EU. In the second, the MOOSzucht project, the team in Freiburg cultivates the world’s largest laboratory collection of Sphagnum mosses. These shall serve as alternative substrate for gardening, fruit and vegetable growing, to dispense with further draining of peatlands for turf extraction. Dr. Melanie Heck from Reski’s team successfully acquired germ-free moss “seeds” that grow 50 to 100 times faster in the bioreactors than in a bog. Currently, these plants are tested on a German demo area. “The aim is to achieve high yields in the open with the pure cultures and thus make the cultivation of peat moss economical," Heck explains.

Source: Bioeconomy BW

Professor Ralf Reski’s research to produce biopharmaceuticals in moss and the advantages over other drug production systems are summarized in an article on the occasion of the COVID-19 vaccine Covifenz produced in Nicotiana plants approved in Canada in February 2022. Using the moss Physcomitrella patens Reski says, combines “the best of two worlds”, since “we have a plant, and we have containment [the moss bioreactor] and highly controlled conditions.” Moreover, producing the substances in mosses makes harvesting and purification easier, since the moss secrets the drug into the mineral medium. Mosses in bioreactors just need light and neither growth regulators nor antibiotics, in contrast to e.g. Chinese hamster ovary (CHO) cells. And another advantage is "we find a very high batch-to-batch stability … [with batches], often better than [those for] medicines on the market produced in non-plant systems,” says Reski. Many biological drugs are covered with oligosaccharide chains (glycans) occuring post-translation, which are often important for conformation of the correct 3D protein and/or protein function. Therefore, Reski and his team successfully genetically engineered the moss to ‘humanise’ the glycosylation process. The biotech company he founded, Eleva, has already completed a phase I clinical trial for its first drug candidate moss-aGal (agalsidase) to treat Morbus Fabry. Besides the many advantages of producing drugs in plants, the lower price and better efficiency, Reski has also found that, sometimes, the plant-produced product is superior to production in CHO or other cells: “We think [they are] sometimes biobetter, not biosimilar,” he suggests in the article by Rachel Brazil. “One example are antibodies which kill tumour cell lines. There was a very specific sugar residue missing in moss-made antibodies, and this helped — it was 40 times more efficient in killing these tumour cell lines.” [as shown in Schuster M, Jost W, Mudde GC, et al. (2007) DOI: 10.1002/biot.200600255]. Other advantages to produce drugs in plants are:

• Plants are able to produce substances in better purity than cell cultures of bacteria, yeasts, CHO that produce proteins that vary in their quality and similarity to the human versions they are mimicking.
• Drugs produced in plants are more save than those produced in mammalian cell cultures since any disease a plant might get would not infect humans.
• Plant cultures cannot be infected with human viruses.
• Plant-based production systems are fast in producing substances as soon as the genetic sequence is known.

Source: Pharmaceutical Journal

Das Portal Spektrum berichtet über den jüngst zugelassenen Covid-19-Impfstoff aus Nicotiana und schildert die wissenschaftlich nicht nachvollziehbare, sondern politisch motivierte Ablehnung durch die WHO. Der Artikel „Impfstoffe vom Acker“ bringt daher eine Übersicht zum Stand des Molecular Farming, also Pflanzen als Wirkstoff-Fabriken umzufunktionieren, und nennt die Forschung in Ralf Reskis Team zur Produktion von Wirksubstanzen in Moosen. Die Gruppe um den Biotechnologen hat mehrere vielversprechende Wirkstoffe in der Pipeline, etwa den humanen Faktor H, ein Glykoprotein, das das angeborene Immunsystem reguliert. Der in Moosen hergestellte Faktor H könnte in Zukunft auch gegen Long-Covid helfen, was möglichst bald in klinischen Studien untersucht werden soll, sagt Reski. Auch die erfolgreiche klinische Prüfung des Enzyms α-Galactosidase aus Moosen zur Behandlung der Stoffwechselstörung Morbus Fabry ist Thema. Ob diese Wirkstoffe in Zukunft tatsächlich als Medikamente zugelassen werden, hängt auch von Investoren ab, die die mehrere Millionen kostenden klinischen Studien finanzieren. Der Sektrum-Artikel von Tamara Worzewski und Christiane Hilgardt schildert, welche Vorteile Pflanzen als Wirkstofffabriken haben:

• Pflanzen sind einfach zu kultivieren: sie brauchen nur Licht, Wasser und Nährstoffe
• Pflanzenzellen können viel komplexere Proteine produzieren als Mikroben
• Nur Pflanze können Medikamente schnell und in großem Maßstab liefern
• Da Pflanzen keine Krankheitserreger enthalten, die auf den Menschen übergehen könnten, erhöht das deren Biosicherheit
• Speziell Moose können menschliche Proteine oft in höherer Qualität und Reinheit als tierische Zellen herstellen, die daher als Biobetters bezeichnet werden
• Wirkstoff produzierende Moose gedeihen in Bioreaktoren, und „ … vereinen …. das Beste aus zwei Welten – den Pflanzen und den mikrobiellen beziehungsweise tierischen Produktionssystemen“, fasst Reski zusammen.

Quelle: Spektrum

How the mitotic apparatus at the start of each cell division is localized in the plant cell revealed Dr. Elena Kozgunova, a Humboldt-Bayer research fellow in Prof. Dr. Ralf Reski’s laboratory, together with Prof. Dr. Gohta Goshima from Nagoya University, in genetically modified Physcomitrella mosses. The results published today in the journal Nature Communications (DOI: 10.1038/s41467-022-30239-1) with Kozgunova as the lead author surprised the biologists: It was previously thought that during the process of mitosis plants form a belt of microtubules and actin cytoskeleton filaments that determine where the spindle initiating cell division forms and stays in place. In genetically modified spreading earthmoss (Physcomitrella) plants that lacked five TPX2 genes - known to take part in mitotic spindle assembly in animals - the spindle is moving instead of staying in one location in the plant cell. “The process could be far more similar to animal cell division than previously thought,” Reski from the cluster of excellence CIBSS at Freiburg University comments on the results of the study. The researchers hope that their findings will improve understanding of plant growth and eventually our ability to influence it.

Source: University of Freiburg press release

Prof. Dr. Ralf Reski organises and moderates the Workshop "Molecular Farming with Moss" for the International Society for Plant Molecular Farming (ISPMF) with three short talks followed by time for ample discussions. Plant biotechnologist Reski is professor at the University of Freiburg and introduces "Mosses in Biotechnology". This is followed by the talk "BryoTechnology: Biopharmaceutical Production with Moss" by Dr. Andreas Schaaf, the managing director and CSO at Eleva Biologics, Freiburg. The workshop is rounded off by a presentation from Dr. Henrik Toft Simonsen, CEO at Mosspiration Biotech, Copenhagen, Denmark, on "Diverse, Fast, and Fatty Mosses". The workshop will take place on 5^th May 2022 (3 pm – 4.30 pm CET), is free of charge and open to ISPMF members and non-members. Registration for this online event via ZOOM is mandatory. Please register via Technical University Darmstadt's zoom tool.

Registration: Zoom TU Darmstadt

Welche Erkenntnisse und Überraschungen die unscheinbaren, ursprünglichen und ältesten Landpflanzen der Erde bereithalten, die erfolgreich die ganze Welt erobert haben, darüber sprach Moosforscher und Biotechnologe Prof. Dr. Ralf Reski mit der Journalistin Kerstin Viering. Im Spektrum-Interview thematisieren sie verschiedene Forschungsschwerpunkte: Etwa wie es gelang von den Sphagnum-Torfmoosen die weltweit größte Sammlung an Laborstämmen zu kultivieren und für künftige Wiedervernässungsprojekte und eine klimafreundliche Torfproduktion zu vermehren. Am Kleinen Blasenmützenmoos Physcomitrella klärte Reskis Team nicht nur grundlegende Fähigkeiten der Moose auf, die ihren Vorfahren einst halfen, Hitze, Kälte und Trockenheit standzuhalten und das Leben an Land möglich zu machen. In der angewandten Forschung tüftelt Reskis Team daran, Moose zu Arzneistoffproduzenten zu entwickeln. Viele komplexe Moleküle, die sich nicht chemisch synthetisieren lassen, werden bislang in tierischen Zellen gewonnen. Erste Substanzen lassen sich inzwischen erfolgreich in Moosen herstellen und werden nun in klinischen Studien getestet. Wie sich herausstellte, könnten Moose den herkömmlichen Verfahren in Zukunft einiges voraushaben.

Quelle: Spektrum

In a talk biotechnologist Prof. Dr. Ralf Reski shared his experiences on how science communication (#SciComm) turns out to build scientific reputation via social media. During a Boot Camp for Young Researchers of the Cluster of Excellence „Living, Adaptive and Energy-autonomous Materials Systems (livMatS)“ at Freiburg University Reski shared his experiences on how journalists approach scientists, how journalists write a story and the use of Social Media. Reski uses Research Gate, Google Scholar, Twitter, and Instagram, and is often contacted when media look for scientific expertise. Easy to comprehend information and further examples on his website offer deeper insights for experts as well as for laypersons and provide verification for the media. His presentation also addressed the rewards for scientists to engage in public outreach. Finally, Reski, who is a founding Principal Investigator (PI) of three Excellence Clusters, encouraged the audience to start science communication via Social Media right now.

see Reski's presentation at livMatS’s website (pdf)

Are you interested in pursuing your PhD within a structured, international and multidisciplinary program in one of the best Universities in Germany? The Spemann Graduate School of Biology and Medicine (SGBM) at the University of Freiburg, Germany, offers five PhD positions. Funding covers 3-week rotations in three labs at the beginning of the program as well as 34 months of research on the chosen thesis project (36 months funding in total). If you are interested to join our group for a project at the interface between plant biotechnology and medicine, you are welcome to apply and to name Prof. Dr. Ralf Reski as one of your potential supervisors.

Deadline for application submission is March 3, 2022, 5:00 p.m. CET.

See details at EURAXESS portal

This page contains selected news from the lab, popular science articles, media releases as well as a list of the most recent additions, changes on our website and in the ReskiLab. Please also look at our publications and patents.

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Munoz, C., K. Schröder, B. Henes, J. Hubert, S. Leblond, S. Poigny, R. Reski, F. Wandrey (2024): Phytochemical exploration of ceruchinol in moss: A multidisciplinary study on biotechnological cultivation of Physcomitrium patens (Hedw.) Mitt. Applied Sciences 14, 1274. DOI: 10.3390/app14031274

Niederau, P.A., P. Eglé, S. Willig, J. Parsons, S.N.W. Hoernstein, E.L. Decker, R. Reski (2024): Multifactorial analysis of terminator performance on heterologous gene expression in Physcomitrella. Plant Cell Reports 43, 43. DOI: 10.1007/s00299-023-03088-5

Lueth, V.M., R. Reski (2023): Mosses. Current Biology 33, R1175-R1181. DOI: 10.1016/j.cub.2023.09.042

Hu, R., X. Li, Y. Hu, R. Zhang, Q. Lv, M. Zhang, X. Sheng, F. Zhao, Z. Chen, Y. Ding, H. Yuan, X. Wu, S. Xing, X. Yan, F. Bao, P. Wan, L. Xiao, X. Wang, W. Xiao, E.L. Decker, N. van Gessel, H. Renault, G. Wiedemann, N.A. Horst, F.B. Haas, P.K.I. Wilhelmsson, K.K. Ullrich, E. Neumann, B. Lv, C. Liang, H. Du, H. Lu, Q. Gao, Z. Cheng, H. You, P. Xin, J. Chu, C.-H. Huang, Y. Liu, S. Dong, L. Zhang, F. Chen, L. Deng, F. Duan, W. Zhao, K. Li, Z. Li, X. Li, H. Cui, Y. Zhang, C. Ma, R. Zhu, Y. Jia, M. Wang, M. Hasebe, J. Fu, B. Goffinet, H. Ma, S.A. Rensing, R. Reski, Y. He (2023): Adaptive evolution of the enigmatic Takakia now facing climate change in Tibet. Cell 186, 3558-3576. DOI: 10.1016/j.cell.2023.07.003
On the cover of Cell (see jpg file): The living fossil Takakia lepidozioides. The image shows erect male stems with mature sexual organs (antheridia, orange) and an erect female stem with one mature spore-bearing capsule (in a water droplet). Image credit: Professor Xuedong Li, Capital Normal University, Beijing, China.
Also read Research Highlight in Nature.

Marttinen, E.M., E.L. Decker, P. Heinonen, R. Reski, J.P.T. Valkonen (2023): Putative NAD(P)-binding Rossmann fold protein is involved in chitosan-induced peroxidase activity and lipoxygenase expression in Physcomitrium patens. Molecular Plant-Microbe Interactions 36, 682-692. DOI: 10.1094/MPMI-07-23-0094-R

Koselski, M., S.N.W. Hoernstein, P. Wasko, R. Reski, K. Trebacz (2023): Long-distance electrical and calcium signals evoked by hydrogen peroxide in Physcomitrella. Plant and Cell Physiology, 64, 880-892. DOI: 10.1093/pcp/pcad051

Ruiz-Molina, N., J. Parsons, E.L. Decker, R. Reski (2023): Structural modelling of human complement FHR1 and two of its synthetic derivatives provides insight into their in-vivo functions. Computational and Structural Biotechnology Journal 21, 1437-1486. DOI: 10.1016/j.csbj.2023.02.002

Lüth, V.M., C. Rempfer, N. van Gessel, O. Herzog, M. Hanser, M. Braun, E.L. Decker, R. Reski (2023): A Physcomitrella PIN protein acts in spermatogenesis and sporophyte retention. New Phytologist 237, 2118-2135. DOI: 10.1111/nph.18691

Hoernstein, S.N.W., B. Özdemir, N. van Gessel, A.A. Miniera, B. Rogalla von Bieberstein, L. Nilges, J. Schweikert Farinha, R. Komoll, S. Glauz, T. Weckerle, F. Scherzinger, M. Rodriguez-Franco, S.J. Müller-Schüssele, R. Reski (2023): A deeply conserved protease, acylamino acid-releasing enzyme (AARE), acts in ageing in Physcomitrella and Arabidopsis. Communications Biology 6, 61. DOI: 10.1038/s42003-023-04428-7

Saltukoglu, D., B. Özdemir, M. Holtmanspötter, R. Reski, J. Piehler, R. Kurre, M. Reth (2023): Plasma membrane topography governs the 3D dynamic localization of IgM B cell antigen receptor clusters. EMBO Journal 42, e112030. DOI: 10.15252/embj.2022112030

Lüth, V.M., A. Kaltenbrunner, A. Pascal, E.L. Decker, R. Reski (2023): Protonema induction, transient transformation, and protoplast regeneration in the peat moss Sphagnum papillosum. Plant Cell, Tissue and Organ Culture 152, 201-206. DOI: 10.1007/s11240-022-02384-4

Lehrstuhl für Pflanzenbiotechnologie
(Chair Plant Biotechnology)
Faculty of Biology

University of Freiburg
Schänzlestr. 1
79104 Freiburg
Germany

Phone: +49 761 203-6969
Fax: +49 761 203-6967
E-mail: Ralf.Reski[at]biologie.uni-freiburg.de

Affiliated to
École supérieure de biotechnologie Strasbourg (ESBS)

The lab of Professor Dr. Ralf Reski, Chair of Plant Biotechnology at the University of Freiburg, Germany, has developed the moss Physcomitrella patens from scratch to a flagship model organism. In basic research its members analyse gene functions, proteins, regulatory networks and evolutionary developmental biology. In applied biotechnology research it creates biopharmaceuticals against human diseases made from moss plants.

We serve the moss research community with the International Moss Stock Center (IMSC).

Some of our major achievements in basic and applied research are:

• First identification of a gene function in plants by gene targeting (knockout moss, Homologous Recombination, Reverse Genetics, Genome Engineering, Gene Editing).
• First functional identification of an organelle-division protein in a eukaryote (ancient tubulin FtsZ).
• First complete genome sequence of a bryophyte (evolution, development, evo-devo).
• First description of microRNA-mediated transcriptional gene silencing (epigenetics, human diseases).
• Invention of the Moss Bioreactor (human diseases, biopharmaceutical, biobetter, clinical trial).
• First recombinant production of a human protein in moss (VEGF, molecular farming, plant-made pharmaceutical).
• Coined the term plastoskeleton (plastid, chloroplast).
• First candidate vaccine produced in moss (HIV/AIDS).
• First identification of a master regulator for asexual reproduction (homeobox, embryogenesis, epigenetics).
• First identification of a single gene trigger for embryogenesis (plants, animals, humans).
• First identification of a basal genetic core set for stomata formation (reprogramming, bHLH transcription factor).
• First description of a pre-lignin pathway for polymer production (cuticle, P450, biopolymer)
• First recombinant production of human factor H for therapeutic applications (innate immunity, complement, human disease, aHUS).
• First complete genome sequence of Takakia (living fossil, climate change, extinction).

Ralf Reski is a founder of Greenovation Biotech (now: eleva GmbH), founding PI of three Excellence Clusters (BIOSS, CIBSS, livMatS) and of NFDI DataPLANT.

Successfully completed student supervisions: 9 Teachers State Exam Theses, 62 Diploma theses, 60 Bachelor of Science, 42 Master of Science, 49 PhD theses, 3 Habilitations.

Third Party Funding: approx. 28.4 million EURO (54% Public Sector, 46% Industry).

Google Scholar: 357 publications, including 24 patents, 19407 citations, h-index 79.