In diesem Teilprojekt wird sich mit Fragen zum Anbau der für die Wirkstoffproduktion interessanten Lamiaceen beschäftigt, da für diese Arten entweder keine Anbauerfahrungen existieren oder der Anbau gegenwärtig in Südeuropa und Nordafrika unter nicht vergleichbaren agronomischen, klimatischen und sozioökonomischen Bedingungen erfolgt. Dafür wird vermehrungsfähiges Material mehrerer Herkünfte der zu prüfenden Arten benötigt. Die Bearbeitung der Arten Rosmarin (Salvia rosmarinus), Salbei (Salvia officinalis) und Chinesische Buschnessel (Isodon rubescens) ist geplant. Als Schwerpunkte sind dabei die Kultureignung und die Entwicklung des Wirkstoffgehaltes während der Pflanzenentwicklung definiert.

In DiP-NA-WIR werden verschiedene digitale Informationen mittels unterschiedlicher OMICs-Technologien (Transcriptomics, Genomics und Metabolomics) generiert sowie gemeinsam mit Teilprojekt „Anbau neuer Arzneipflanzen“ ein Ernteprognosemodell entwickelt, welches den optimalen Erntezeitpunkt vorhersagen wird. Eine weitere zentrale Aufgabe im Teilprojekt „Digitale Daten“ wird es sein, die Datenkompetenz aller Beteiligter durch engste Zusammenarbeit mit und in allen Arbeitspaketen zu steigern, und die im Projekt entstehenden Daten zu digitalen Informationen aufzuwerten. Denn moderne Agrar- und Biowissenschaften sind ohne ein sorgfältiges und standardisiertes Datenmanagement einerseits sowie leistungsfähige, reproduzierbare Workflows und Analysen andererseits nicht mehr denkbar.

Das Ziel ist die Entwicklung eines effizienten, dauerhaften und umweltfreundlichen Extraktionsprotokolls für die Wirkstoffe Carnosinsäure aus Rosmarin und Salbei sowie Oridonin aus der Chinesischen Buschnessel. Das Pflanzenmaterial wird mittels überkritische Kohlenstoffdioxid-Extraktion aufgeschlossen. Verschiedene Parameter werden hinzu einen hohen Ertrag an Zielsubstanz optimiert.

Zentraler Kern für die Entwicklung einer höheren Wertschöpfung aus den pflanzlichen Ressourcen ist im Projekt DiP-NA-WIR die Biotransformation der Ausgangsstoffe in höherwertigere Wirkstoffe. Dabei werden die pflanzlichen Inhaltstoffe mittels Enzyme in potentielle neue Wirkstoffe umgewandelt. Im Hochdurchsatz-Screening-Verfahren sollen so aus Carnosinsäure oder Oridonin effizient und schnelle neue Substanzen generiert werden.

Dieses Teilprojekt beinhaltet die Untersuchung von Terpenoiden in Bezug auf die Hemmung ausgewählter Zielenzyme, die mit bakteriellen Infektionen in Verbindung stehen. Dabei geht es insbesondere um die Identifizierung von Wirkstoffkandidaten, die die Besiedlung mit bakteriellen Pathogenen spezifisch hemmen (Pathoblocker). In einem ersten Schritt werden Wirkstoffkandidaten auf eine potentielle Inhibierung von essentiellen Enzymen pathogener Mikroorganismen getestet. In einem zweiten Schritt wird der Einfluss der Wirkstoffe auf das Wachstum der Erreger überprüft. Wichtig ist dabei die Hemmung der Freisetzung von Virulenzfaktoren, nicht jedoch das Abtöten des Erregers, um den Selektionsdruck und damit Resistenzen zu vermeiden.

In diesem Teilprojekt werden die potentiellen Wirkstoffe auf Zytotoxität gegenüber einer Auswahl von Tumorzelllinien getestet. Dabei kommen das 2D Zellmodell und das 3D-Spheroidmodell zum Einsatz. Der Hauptfokus liegt bei den Erkrankungen akute myeloische Leukämie (AML) und Brustkrebs.

Im Teilprojekt erfolgt eine techno- und sozioökonomische Begleitung zur Unterstützung einer nachhaltigen Technologieentwicklung. Darüber hinaus sollen Innovations- und Marktpotentiale identifiziert und bewertet werden. Ein zusätzlicher Schwerpunkt liegt auf der Quantifizierung der regionalen Wertschöpfung durch eine potentielle Ausweitung der Heilpflanzenproduktion in der mitteldeutschen Region.