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Ralf Takors - der Bio-Ingenieur

Multidisziplinäre Talente sind gefragt, Menschen, die biologisches Wissen virtuos mit der Ingenieurskunst verknüpfen. Ralf Takors ist einer von ihnen. Seit Juli 2009 leitet er das Institut für Bioverfahrenstechnik (IBVT) an der Universität Stuttgart.

Die moderne Biotechnologie sprengt die Fächergrenzen und bringt das Know-how aus Natur- und Ingenieurwissenschaften in einen neuen Konsens. Dafür werden Wissenschaftler gebraucht, die nicht nur über den Tellerrand blicken, sondern ihn auch überschreiten. Ralf Takors ist eigentlich Maschinenbau-Ingenieur. Nach seinem Studium mit dem Schwerpunkt Verfahrenstechnik wandte sich der 1966 geborene Forscher jedoch der Biologie zu. 1993 ging er ans Institut für Biotechnologie am Forschungszentrum Jülich und promovierte dort 1997 im Bereich Bioverfahrenstechnik.

Prof. Dr.-Ing. Ralf Takors ist am Stuttgarter IBVT der Nachfolger von Prof. Dr.-Ing. Matthias Reuss, der in den Ruhestand geht. © Lehmann/BioRegio STERN

"Biotechnologie war für mich damals noch etwas Neues, hatte aber auch den Reiz des Unbekannten. Außerdem fand ich es spannend, meiner Arbeit noch einen Freiheitsgrad hinzuzufügen, weil die Systeme leben, mit denen man sich in der Biotechnologie auseinandersetzt", erinnert sich Takors. „In den biologischen Bereich musste ich mich natürlich erst einarbeiten. Man muss als Ingenieur viel dazu lernen, etwa im Bereich Stoffwechselmechanismen", so der Forscher weiter. In Jülich befasste er sich mit der Entwicklung und dem Einsatz einer experimentellen Versuchsplanungstechnik für mikrobielle Bioprozesse. Dieses Thema führte ihn über die Promotion in den Bereich der Bioverfahrenstechnik - also der technischen Entwicklung von Bioprozessen. In der Folgezeit blieb er dem Themengebiet treu, was 2004 zur Habilitation am Forschungszentrum Jülich beziehungsweise der RWTH Aachen führte.

Rückkopplung an die Molekularbiologie

Sein Mentor war der renommierte Biotechnologe Prof. Dr. Christian Wandrey, ein Vorreiter in dem noch jungen Forschungsgebiet. „Wandrey hat seinen Forschern große Freiheiten gelassen und gab damit ein positives Beispiel. Außerdem hat er sehr danach geschaut, dass die Technologien auch Anwendung finden in der Industrie“, sagt Takors. In diesem Geiste entstand auch Takors Habilitationsthema „Metabolic and Bioprocess Engineering – a fruitful symbiosis“ - beide Technologien wollte er in einer fruchtbaren Symbiose vereinen. Seiner Erklärung nach ist das Bioprozess-Engineering die eigentlich ältere Technologie, die dann durch das metabolische Engineering ergänzt wurde. Die neue Schnittstellenwissenschaft führte ihn zu quantitativen Betrachtungen, was genetisch an mikrobiellen Produktionsstämmen geändert werden muss, um zum Beispiel höhere Ausbeuten zu erhalten und damit Produktionsprozesse zu optimieren.

In dieser Zeit entwickelte Takors seinen grundlegenden Forschungsansatz, dem er auch heute noch folgt. „Aus meiner Sicht geht es immer um den Dreiklang aus Methodenentwicklung, Methodenverfeinerung und Anwendung. Auch in der Praxis sollte man jeden Schritt als Teil dieses Dreiklangs verstehen“, erklärt Takors. Diese Sichtweise hat ihm auch sehr geholfen, als er 2004 direkt nach der Habilitation in die Industrie ging. Ihn lockte eine Position bei der heutigen Evonik Degussa GmbH, damals Degussa AG. „Auch als forschender Ingenieur sollte man mal die reale Welt gesehen haben“, bekennt Takors schmunzelnd. Wirklich ausschlaggebend war aber wohl ein anderer Aspekt. Takors wollte anwendungsnah arbeiten, womit er am Forschungszentrum an gewisse Grenzen stieß: „Es kommt in der Forschung immer der Punkt, an dem die Industrie nicht weiterredet - natürlich, um ihre Produkte und Technologien zu schützen. Ich wollte jedoch unbedingt die Arbeitsweise der Industrie kennen lernen.“

Einmal Industrie und zurück

Takors kontrolliert die Schlauchverbindungen eines Bioreaktors - einem von vielen am gut ausgestatteten IBVT. © Lehmann/BioRegio STERN

Diese Chance nutze er bis Sommer 2009 intensiv. Takors wurde leitender Forscher bei „Feed Additives", dem Geschäftsbereich, der bei Evonik fast die gesamte Biotechnologie des Konzern umfasst. Als Gruppenleiter war Takors verantwortlich für die Bioprozessentwicklung und -optimierung, wobei er eng mit den Molekularbiologen zusammenarbeitete, die die Stammentwicklung betrieben. Gleichzeitig baute Takors Schnittstellen mit Partnern aus der Systembiologie auf. Darüber kam er in Kontakt mit Prof. Dr.-Ing. Matthias Reuss, seinem Vorgänger an der Uni Stuttgart, der dort heute noch das Zentrum für Systembiologie leitet. „Wir hatten zwar keine direkte Kooperation, aber einer meiner Mitarbeiter promovierte zum Beispiel am IBVT", so Takors. Die Systembiologie ist auch für ihn eine wichtige Quelle für neue Erkenntnisse: „Man braucht heute ein Ganzzellverständnis, um optimale Produzenten zu entwickeln, und die Systembiologie liefert eine quantitative Beschreibung der Zelle als gesamtes System."

Das zweite Bein, auf dem Takors Forschung stehen wird, ist die synthetische Biologie, die mit der Systembiologie wiederum eng verbunden ist. „Wir nutzen die synthetische Biologie nicht zur Herstellung grundlegend neuer, künstlicher Zellen oder Organismen, sondern zum Beispiel um neue Stoffwechselwege einzubauen, die uns einen Zugang zu neuen Produkten verschaffen", sagt Takors. Sein Steckenpferd, das metabolische Engineering, sieht er aus diesem Blickwinkel als Untermenge der synthetischen Biologie.

Schwerpunkt Forschung

Den Wechsel von der Industrie zur Hochschule sieht Takors als logische Weiterentwicklung. „Ich stand wieder an einem Scheideweg. In der Industrie ist man irgendwann auf der Management-Schiene, ich setze mich jedoch gerne intensiv und auch langfristig mit Forschungsthemen auseinander“, so Takors. Die Stuttgarter Stelle war für ihn besonders attraktiv: „Das Stuttgarter Zentrum für Bioverfahrenstechnik ist zurzeit noch eine der wenigen Einrichtungen dieser Art mit einer einmaligen räumlichen und personellen Struktur. Das bietet ein enormes Potenzial zur Weiterentwicklung, die ich gerne mit vorantreiben möchte.“

Als Vision seiner zukünftigen Forschungsarbeit hat Takors die Kombination zwischen weißer und roter Biotechnologie im Sinn. Wenn die Projekte aus den Bereichen Systembiologie und synthetische Biologie zufriedenstellende Modellierungen für die Bioprozesse mit Mikroorganismen liefern, will er die Systeme inhaltlich erweitern. Takors möchte auch Zellen höherer Systeme betrachten, um zum Beispiel tierische Zelllinien für die Pharmaproduktion zu entwickeln. „Wir haben bereits damit angefangen, CHO-Zellen, also Zellen aus den Ovarien von Hamstern, auf ihr Potenzial zu testen. Zunächst stehen jedoch die Werkzeugentwicklung und die Verbesserung existierender mikrobieller Stämme im Fokus“, unterstreicht Takors.

Schwerpunkt Lehre

Seine guten Industriekontakte sind ihm auf der akademischen Seite der Entwicklungsarbeit sehr nützlich. Neben seinem ehemaligen Arbeitgeber hat Takors auch Verbindungen zu vielen anderen Unternehmen geknüpft, die sich in der Bioverfahrenstechnik engagieren. Das wird auch seinem wissenschaftlichen Nachwuchs zugute kommen, der darüber auch Chancen erhält, Industrieluft zu schnuppern - sei es durch Praktika, in Studien- oder Abschlussarbeiten.

Sein didaktisches Geschick hat Takors bereits während seiner Habilitation bewiesen. Die Dechema verlieh ihm den Hochschullehrer-Nachwuchs-Preis 2001, eine Auszeichnung, die für besondere pädagogische Qualität bei der Präsentation wissenschaftlicher Arbeiten verliehen wird. Sein Engagement für die Lehre will Takors auch in einen neuen Masterstudiengang „Systembiologie“ einbringen, an dessen Planung er mitwirkt, über den allerdings noch nicht viel verraten wird. „Im Moment sind wir noch in der Vorbereitungsphase“, so der Professor mit aller Zurückhaltung.

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