Europa bei synthetischer Biologie einen Schritt voraus

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Angesiedelt im Grenzbereich zwischen Biowissenschaften und Ingenieurwissenschaften ist die synthetische Biologie ein hochinteressantes neues Gebiet mit großem Potenzial für praktische Anwendungen in vielen unterschiedlichen Bereichen.

In der synthetischen Biologie werden mithilfe technischer Prinzipien neue biologische Systeme geschaffen, die Funktionen aufweisen, die in der Natur nicht vorkommen. Beispielsweise könnte uns die synthetische Biologie in Zukunft biologische Instrumente liefern, die Schäden in unseren Blutgefäßen erkennen und beheben, oder Mikroorganismen, die giftige Abfälle aus verseuchten Böden entfernen.

Zwar sind wir noch weit von diesen Zielen entfernt, aber es bildet sich das Bewusstsein heraus, dass die synthetische Biologie über das Potenzial zur Entwicklung von Hilfsmitteln verfügt, die künftig eine große soziale, umwelttechnische und wirtschaftliche Bedeutung erhalten werden. Vor diesem Hintergrund ist es für Europa von größter Bedeutung, bei der Entwicklung dieses wichtigen neuen Forschungsfeldes eine führende Rolle zu übernehmen. Und genau hier setzt das SYNBIOCOMM-Projekt („Towards a European Synthetic Biology Community“) an.

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Ein Netzwerk für europäische Wissenschaftler der synthetischen Biologie

Die Zahl der europäischen Forscher, die zur synthetischen Biologie arbeiten, ist noch recht klein und sie sind über mehrere Länder sowie verschiedene Fachbereiche wie etwa Molekularbiologie, industrielle Biotechnologie, Elektrotechnik, Chemie, Informatik und Physik verstreut. Ziel des SYMBIOCOMM-Projekts war es, diese verschiedenen Expertengruppen miteinander zu vernetzen und so eine dynamische Forschergemeinschaft auf dem Gebiet der synthetischen Biologie aufzubauen. Außerdem wollte das Projekt die Zukunft dieses Wissenschaftszweigs in Europa sichern und kümmerte sich um die nächste Forschergeneration, der sie dieses neue interdisziplinäre Gebiet ans Herz legte.

Die Projektpartner stellten sich dieser Aufgabe, indem sie zum einen europäische Studentengruppen bei der Teilnahme an einem internationalen Wettbewerb zum Thema synthetische Biologie (iGEM) unterstützten und zum anderen eine große Konferenz zu diesem Thema ausrichteten.

Wer ernten will, muss säen

Der iGEM-Wettbewerb (iGEM – International Genetically Engineered Machines) findet jährlich am Massachusetts Institute of Technology (MIT) in Boston (USA) statt. Bei diesem Wettbewerb sollen die teilnehmenden Studententeams ihre eigenen biologischen Systeme entwickeln und innerhalb lebender Zellen umsetzen. Die Veranstaltung wurde schnell zu einem wichtigen jährlichen Ereignis der synthetischen Biologie: 2007 nahmen über 700 Studenten aus 54 Institutionen in 19 Ländern teil, darunter fünf EU-Mitgliedstaaten.

Eine der treibenden Kräfte für die steigende Beteiligung europäischer Teams ist das SYNBIOCOMM-Projekt. Viele europäische Wissenschaftler der synthetischen Biologie erkannten sehr bald, dass sich der iGEM-Wettbewerb hervorragend dazu eignete, Studenten der Biologie und Ingenieurwissenschaften in gemeinsamen Forschungsprojekten zusammenzuführen.

Im Frühsommer wird jedes Team intensiv geschult. Dann entscheiden die Studenten, welches biologische Design sie schaffen und wie sie die Aufgabe angehen wollen. Die Teams erhalten Zugang zu einer „Biobricks“-Bibliothek. Biobricks sind kleine DNA-Sequenzen mit bereits bekannten biologischen Funktionen, mit denen die Studenten ihre Ideen verwirklichen können. Dann werden die fertigen Produkte bei der großen iGEM-Veranstaltung Ende August am Massachusetts Institute of Technology vorgestellt.

SYNBIOCOMM übernahm für die europäischen Teams die Teilnahmekosten am iGEM in Höhe von 10 000 Euro, was in etwa der Hälfte der Gesamtkosten entspricht. Den Rest der Kosten finanzierten die Teams aus anderen Quellen.

Dank der Unterstützung durch SYNBIOCOMM nahmen 2006 und 2007 18 europäische Teams am iGEM-Wettbewerb teil. Die von SYNBIOCOMM unterstützten Teams waren höchst erfolgreich. 2006 sicherte sich das Team der Universität Ljubljana in Slowenien den ersten Preis für das Design von Zellen, die in der Lage sind, die körpereigene Reaktion auf Infektionen zu stabilisieren. Und sie waren nicht die einzigen Europäer auf dem Treppchen!

Das Team aus Ljubljana arbeitete am Thema Sepsis, einem Zustand, bei dem eine Überaktivität des Immunsystems letztlich den Blutfluss zu den Organen blockiert. In einem Drittel der Fälle verläuft eine Sepsis tödlich. Die Slowenen schufen ein System, das das Immunsystem so zügelt, dass es keine Überreaktion auslöst, aber dennoch adäquat auf die Infektion reagiert.

Bemerkenswert am Beitrag aus Ljubljana war, dass dort mit Säugetierzellen gearbeitet wurde, was wesentlich komplizierter ist als die Arbeit mit Bakterienzellen. Für das Projekt waren Biobricks erforderlich, die es in der verfügbaren Bibliothek gar nicht gab, sodass diese erst hergestellt werden mussten.

Auf dem zweiten Platz folgte das Imperial College London mit einem Design zur Erkennung von Infektionen in Harnkathetern in Krankenhäusern. 2007 errangen europäische Teams unter anderem Preise für das beste medizinische Projekt (Ljubljana, Slowenien), das beste Umweltprojekt (Glasgow, Vereinigtes Königreich), die beste Grundlagentechnologie (Paris, Frankreich) und die beste Präsentation (ETH, Zürich, Schweiz).

Ein neues Forschungsfeld gewinnt an Interesse

Ein weiteres Hauptziel des Projekts war die Ausrichtung der ersten größeren Konferenz zum Thema synthetische Biologie in Europa. Die Synthetic Biology 3.0 Conference fand im Juni 2007 in Zürich (CH) statt. Unter den 350 Teilnehmern waren Akademiker der verschiedensten Fachgebiete, wie Molekularbiologie, Industrielle Biotechnologie, Chemie- und Elektrotechnik, Studenten sowie Vertreter von Industrie und Medien.

„Unsere Konferenz kam sehr gut an. Sie war vollständig ausgebucht und zog viele begeisterte Menschen an“, erklärt Projektkoordinator Sven Panke von der ETH Zürich. „Die synthetische Biologie ist ein neues Forschungsfeld und wir haben sie erfolgreich bei Studenten und Wissenschaftlern publik gemacht.“

Tatsächlich brachte die Konferenz so umfangreiche finanzielle Mittel ein, dass die SYNBIOCOMM-Partner die Unterstützung für die Studententeams, die nach Boston zum iGEM reisen werden, erhöhen konnte.

Eine reiche Ernte

SYNBIOCOMM hat zu einer vereinten europäischen Forschergemeinschaft auf dem Gebiet der synthetischen Biologie beigetragen, die nun international zu den wichtigsten Akteuren auf diesem vielversprechenden neuen Forschungsfeld gehört. Die Projektpartner hoffen nun, die heranwachsenden europäischen Wissenschaftler im Bereich der synthetischen Biologie auch weiterhin unterstützen zu können, sodass Europa mit der Weiterentwicklung des Fachgebiets Schritt halten kann und auch bei den neuesten Entwicklungen an vorderster Front dabei ist.