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TU Berlin

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Forschung

Mit genetischer Firewall

Montag, 09. Mai 2011

UniCat-Forscher wollen mit Hilfe künstlicher Bakterien eine parallele Bio-Welt erschaffen

Doktorandin Nina Bohlke prüft speziell gezüchtete Escherichia-Coli-Bakterien, die gentechnisch so verändert wurden, dass sie ein leuchtend gelbgrünes Protein produzieren
Lupe

An einem neuen Weg, die biologische Vielfalt künstlich zu erhöhen, arbeiten Biochemiker im Exzellenzcluster UniCat rund um Prof. Dr. Nediljko Budisa. Sie kooperieren mit einer französischen Gruppe von Biologieprofessor Philippe Marlière. Die TU-Forscher nennen das neue biochemische Verfahren „Codonemanzipation“.

Die Wissenschaftler arbeiten daran, Industriebakterien durch eine neue, bisher nicht in Lebewesen vorkommende Chemie mit neuen katalytischen Funktionen auszustatten. „Dabei wird eine genetische Firewall errichtet, die die Bakterien von einer speziellen Nährlösung abhängig macht. Damit sind sie in der natürlichen Umwelt nicht lebensfähig, und ein Gentransfer in die Umgebung ist unmöglich“, erklärt Nediljko Budisa. „Diese Zellen befinden sich gewissermaßen in einer parallelen Welt“, sagt Budisa. „Sie können ihre genetische Information nicht mehr mit anderen Lebewesen austauschen, sie besitzen eine genetische Firewall.“

Zwar würden die Bakterien am Anfang in der synthetischen Nährlösung mit einer nicht-natürlichen Aminosäure nur sehr schlecht wachsen. Doch durch Zucht über viele Generationen werden sie am Ende „codonemanzipiert“, lebende Systeme, die mit einer alternativen Chemie versehen sind. Einerseits wird der Weg zur künstlichen biologischen Vielfalt von der Fachwelt mit Skepsis betrachtet. Andererseits sei im Erfolgsfall ein ungeheurer Nutzen für industrielle Anwendungen zu erwarten, so die Wissenschaftler. Zum Beispiel seien neue umweltfreundliche Biokatalysatoren zur Herstellung von Treibstoff, neuen medizinischen Wirkstoffen oder umweltfreundlichen Biomaterialien denkbar. Gleichzeitig trage dieses Projekt grundlegend dazu bei, Probleme und Bedenken bezüglich der biologischen Sicherheit synthetischer Organismen wissenschaftlich aufzugreifen und in der Öffentlichkeit zu thematisieren.

Diese chemisch modifizierten Bakterien werden für eine theoretisch unbegrenzte Zeit lebensfähig sein, und zwar in genetischer Isolation von natürlichen Spezies. Sobald die nicht-natürliche Aminosäure nicht mehr in der Nährlösung angeboten wird, sterben sie ab. Die „Codonemanzipation“ errichtet also einen „genetischen Schutzwall“ gegen einen möglichen genetischen Austausch zwischen artifiziellen und natürlichen Zellen.
Diese Entwicklungen sind neu in der Synthetischen Biologie. Die Arbeiten der berühmten Amerikaner Craig Venter und George Church gehörten, so die Wissenschaftler, in die klassische Gentechnik. Sie basieren auf dem Kopieren und Resynthetisieren von Strukturen, die in der Natur vorhanden sind, mit Hilfe von synthetischen DNA-Oligomeren.

Auch Prof. Dr. Matthias Drieß, Sprecher des UniCat-Clusters, setzt große Hoffnungen auf diese neue Technik. „Wir erwarten nicht nur die Entwicklung eines einzigartigen Ganzzellkatalysators“, so Matthias Drieß, „sondern auch die Entwicklung künstlicher Lebensformen mit Funktionen, die bisher nicht von der natürlichen Evolution erfunden wurden.“

tui / Quelle: "TU intern", 5/2011

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