AT 2017 Menneskets forhold til naturen Postdoc, ph.d. Rime Bahij El-Houri

Transkript

1 AT 2017 Menneskets forhold til naturen Postdoc, ph.d. Rime Bahij El-Houri Institut for Kemi-, Bio- og Miljøteknologi Det Tekniske Fakultet, Syddansk Universitet 1

2 Institut for Kemi-, Bio- og Miljøteknologi Vi uddanner: Civilingeniører i Kemi- og Bioteknologi Bachelor (3 år) + Kandidat (2 år) Diplomingeniører i Kemi- og Bioteknologi 3,5 år inkl. ½ års virksomhedspraktik Civilingeniører i Miljøteknologi Kandidat (2 år) Vi forsker bl.a. i: Naturstofkemi & Analytisk kemi Bioenergiproduktion Fermentering & Proteinteknologi Kemiteknik & Membranteknologi Materialekemi & Brændselsceller Miljøteknologi 2

3 Naturstofkemi Naturstof kemi omhandler såkaldte sekundære metabolitter, der produceres af fx planter og mikroorganismer Sekundære metabolitter fungerer ofte som disse organismers kommunikationsmidler fx som Forsvars- el. alarmsignaler Feromoner (parring/vækst) Farvestoffer => mange af disse stoffer har høj biologisk aktivitet og fungerer i dag som lægemidler, tilsætningsstoffer osv. Artemisinin (anti-malarial medicin) fra Artemisia annua Lav ph Høj ph Paclitaxel (anti-cancer medicin) fra Taxus brevifolia 3

4 Type 2 diabetes Hvad er type 2 diabetes? En kombination af insulinresistens og lav insulinproduktion. Skyldes ofte usund livsstil men også genetisk disponering spiller ind. Omfanget af type 2 diabetes? *Adapted from Behandling af type 2 diabetes? Sund kost Motion Medicinering (bivirkninger!) 4

5 Totally Synthetic Biologics Vaccines Natural products Natural product derivatives (Semisynthetic) Synthetic natural mimic Totally synthetic but based on natural product Examples Artemisinin (anti-malarial drug) from Artemisia annua Paclitaxel (anti-cancer drug) from Taxus brevifolia Newman D. J., Cragg G. M. Journal of natural products, 2012, 75,

6 NH NH H 2 N NH 2 N H NH 2 French lilac (Galega officinalis) Guanidine Galegine NH NH NH NH NH NH N H NH 2 H 2 N N H (CH2)10 N H NH 2 H 2 N N H (CH2)12 N H NH 2 Metformin Synthalin A Synthalin B 6

7 Kan vi finde naturstoffer, der kan virke mod type 2 diabetes? Mange planter har været anvendt som traditionel medicin mod diabetes: Fordele ved naturstoffer: Ofte færre bivirkninger end syntetisk medicin Strukturer som vi ikke kan tænke os til Ofte lettere tilgængelige/billigere end syntetisk medicin Kan lettere blive en naturlig del af en fødevare Brændenælde Salvie Udfordringer: Udvinde og identificere stofferne Hvordan testes den biologiske aktivitet? Virker stoffet i den virkelige verden? 7

8 Den naturvidenskabelige metode = Hypotese + Eksperiment Kemi Separation (kromatografi) => isolering af stoffer Analyse (fx HPLC) => identifikation af stoffer Biologi/Bioteknologi Test (bioassay) => biologisk effekt af stoffer => biotilgængelighed af stoffer 280 nm Neo-chlorogenic acid Chlorogenic acid Crypto-chlorogenic acid Coumaroyl-quinic acid Rutin Isorhamnetin-rutinoside Isorhamnetin-glucoside Unknown phenolic acid HPLC analyse af et ekstrakt af hyldeblomster Naringenin 8

9 Glukose-optag i f.eks. muskelceller Fedt-akkumulering i en levende organisme f.eks. ormen C. elegans DMSO DCM extract MeOH extract 9

10 Naturstoffer og type 2 diabetes Hvilke andre fag/metoder kan vi koble de kemiske/biologiske metoder til? Matematik/statistik Fysik Samfundsfag Historie Naturgeografi 10

11 Glyfosat Glyfosat er et aminofosfonisk analog til den naturligt forekommende aminosyre glycin Blev først markedsført i 1970 af firmaet Monsanto under handelsnavnet Roundup Ukrudtsmiddel, der bliver optaget gennem blade og skud Bruges hovedsageligt til at dræbe flerårige ukrudtsarter 11

12 Glyfosats virkningsmekanisme Glyfosat bliver optaget gennem blade og skud og dræber planter ved at blokere for enzymet 5-enolpyruvylshikimat-3-fosfat syntase (EPSPS). Glyfosat er mindre giftigt end flere ukrudtsmidler og andre pesticider af gruppen klorerede organiske forbindelser 12

13 Er det så helt ufarligt? Ved en gennemgang af litteraturen i 2000 konkluderede man, at "under de nuværende og forventede betingelser for nye anvendelser er der ikke noget potentiale for, at ukrudtsmidlet Roundup vil være en sundhedsrisiko for mennesker Når man ser bort fra den anvendelse, som er hensigten med midlet, kan glyfosat være dødbringende. Således er der ved selvpåført forgiftning ca. 10 % dødelighed ved indtagelse af glyfosat MEN I Danmark bliver Roundup brugt før høst til nedvisning af korn og raps på 10 procent af arealet med korn og op mod 25 procent af arealet med raps. Roundup bruges i Danmark også før høst til nedvisning af kartofler. 13

14 MEN Glyfosat (Roundup) er påstået at være årsag til den store stigning af glutenintolerance hos mennesker. Undersøgelser fra Aarhus Universitet, har påvist, at dyr, der spiser afgrøder, sprøjtet med glyfosat, kan få problemer med tarmsystemet. Ukrudtsmidlet Roundup er under mistanke af WHO s kræftagentur IARC for at kunne forårsage kræft. IARC har fundet glyfosat - der er det aktive stof i Roundup - i urin og blod på landmænd, der bruger midlet på markerne. Et forskerhold ved universitetet i Caen fremlagde i september 2012 en rapport, som sendte kraftige anklager mod Roundup. Den udførte forskning foregik med rotter, der blev kontrolleret gennem hele deres livsforløb. Rotter, der blev fodret med majs sprøjtet med Roundup fra Monsanto, klarede sig ikke godt. I forhold til kontrolgruppen udviklede de betydeligt flere kræftsvulster og døde meget tidligere. 14

15 Innovative løsninger?! 15

16 Analyse og test Glyfosat Kemi GC-MS analyse => separation, identifikation og kvantificering af kemiske stoffer i fx parfume Biologi/bioteknologi Bioassay (in vitro) => information om effekt, funktion og stabilitet af stoffer i forskellige organismer 16

17 sprøjtemiddel Hvilke andre fag/metoder kan vi koble de kemiske/biologiske metoder til? Matematik/statistik Samfundsfag Fysik Mediefag 17

18 BIOTEK 2: Anvendt bioteknologi 1. Fra fossilt brændsel til vedvarende energi 2. Biomasse til el- og varmeproduktion 3. Fra biomasse til anden generations bioethanol 4. Banebrydende dansk bioteknologi 5. Gær producerer insulin for milliarder 6. Fra plante til lægemiddel 7. Artemisinin et effektivt lægemiddel mod malaria udvundet fra en kinesisk medicinplante 8. Nisin et peptid med antimikrobiel effekt til fødevarer 9. Verdens vand - Vandets verden: Kampen om en livsnødvendig, begrænset og truet ressource 10. Mikroorganismer renser grundvandet - og nedbryder 11. Drikkevand formet af redoxprocesser og mikroorganismer Lægemidler og Fødevareingredienser 18

19 Tak for jeres opmærksomhed 19

20 Gør dig parat til at stemme Internet 1 2 Teksten på dette slide vil instruere dit publikum i, hvordan man stemmer. Denne tekst vil kun vises, når du starter en gratis eller betalt session. TEKST 1 Vær venligst opmærksom 2 på at tekst og opbygning af dette slide (skrifttype, størrelse, farve, osv.) ikke kan ændres. Twitter 1 2 Afstemningen er anonym

21 Hvilke stoffer producerer planter som deres forsvarsmekanisme? A. Syntetiske stoffer B. Sekundære metabolitter Spørgsmålet vil være tilgængeligt når du starter din session og præsentation Lukket Internet TEKST Twitter Denne tekst boks vil beskrive de forskellige måder at sende beskeder på. De gældende forklaringer vil blive indsat, når du starter en session. Det er muligt at flytte, ændre størrelse og modificere udseendet af denne tekst boks. # Stemmer: 0

22 Hvilke stoffer producerer planter som deres forsvarsmekanisme? Vi vil nulstille disse resultateksempler, så snart du starter din session og dit slide show. A. Syntetiske stoffer 50,0% I mellemtiden er du velkommen til at ændre dine resultaters udseende (f.eks. farver). B. Sekundære metabolitter 100,0% Lukket

23 Glycfosat er et analog til aminosyren A. Glycin B. Glutamin Spørgsmålet vil være tilgængeligt når du starter din session og præsentation Lukket Internet TEKST Twitter Denne tekst boks vil beskrive de forskellige måder at sende beskeder på. De gældende forklaringer vil blive indsat, når du starter en session. Det er muligt at flytte, ændre størrelse og modificere udseendet af denne tekst boks. # Stemmer: 0

24 Glycfosat er et analog til aminosyren Vi vil nulstille disse resultateksempler, så snart du starter din session og dit slide show. A. Glycin 50,0% I mellemtiden er du velkommen til at ændre dine resultaters udseende (f.eks. farver). B. Glutamin 100,0% Lukket