Nachwuchs in der synthetischen Biologie

  11.03.2021Kategorie Wissenschaft

Der Ursprung einer neuen Ära in der Biologie gelang 2010 amerikanischen Wissenschaftlern, die das Erbgut eines Bakteriums ersetzten und durch ungefähr eine Million künstlich hergestellten DNA-Bausteine erneut zusammenbauten. Die genetisch von vorn konstruierte Zelle war vollständig lebensfähig. Dieser Meilenstein war entscheidend für die Entwicklungen in der synthetischen Biologie. Die Erforschung des Lebensursprungs mithilfe von Minimalgenomen gehört ebenso dazu, wie eine stärker anwendungsorientierte Forschung, bei der neuartige Biomoleküle, Medikamente und Chemikalien produziert werden.

Synthetische Biologie

Die heutigen Untersuchungen gehen weit über diese Entwicklung hinaus. Als interdisziplinäres Forschungsgebiet der Molekularbiologie, der organischen Chemie, Ingenieurwissenschaften, Nanobiotechnologie und Informationstechnik wird sie auch als Technikwissenschaft betitelt. Das Ziel der synthetischen Biologie ist es, biologische Systeme zu erzeugen, die auf der Erde nicht natürlich vorkommen. Somit verwandelt sich der Wissenschaftler zum Designer, indem er neue Lebensformen produziert, die unter anderen zu Innovationen in der Wirtschaft führen.

Bild: Mann und Frau halten Gene, Quelle: https://stock.adobe.com/de/

iGEM Wettbewerb

Was hinter diesen Buchstaben steckt wollten wir genauer wissen: iGEM steht für „international Genetically Engineered Machine“. Die iGEM Foundation fördert als unabhängige, gemeinnützige Organisation das Forschungsfeld der synthetischen Biologie. Die Organisation informiert und klärt auf, was sich hinter der neuesten Entwicklung der modernen Biologie steckt. Dies geschieht durch die Förderung einer offenen, kooperativen Gemeinschaft und eines freundlichen Wettbewerbs.

Der jährlich stattfindende internationaler Wettbewerb iGEM fand erstmalig im Jahr 2003 statt und wird vom Massachusetts Institute of Technology unterstützt. Der iGEM Wettbewerb gibt Studenten die Möglichkeit, die Grenzen der synthetischen Biologie zu erweitern, indem sie sich mit alltäglichen Problemen der Welt auseinandersetzen. Dabei können sie Erfahrungen durch die Durchführung eines eigenen wissenschaftlichen Projektes gewinnen.

Bild: Logo iGem Wettbewerb 2021

Das Ziel ist es, an gentechnischen Veränderung von Lebewesen forschen, um biologische Zusammenhänge zu verstehen und einen Nutzen für Mensch und Umwelt zu generieren. Bei der Abschlussveranstaltung im November dieses Jahres werden die besten Ergebnisse präsentiert und von einer Jury bewertet.

Herausragende Projekte

ViTest

ViTest beschäftigt sich mit der Bakterienart Phytoplasma, welche obligate Parasiten sind und für ihre Vermehrung auf lebende Wirtszellen angewiesen sind. Darunter zählen Kokospalmen, Apfelbäume, Zuckerrohr, Reis aber auch Weinreben. Um die resultierenden Schäden an Pflanzen oder übertragene Krankheiten rechtzeitig zu erkennen, entwickelte das Team der Swiss Federal Institute of Technology aus Lausanne einen schnellen Diagnosetest.

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    Diese sind speziell für zwei Rebenkrankheiten, die europäische Winzer plagen, ausgelegt. Durch die Verwendung von ViTest anstelle von teuren Labortests können Landwirte tödliche Pflanzenkrankheiten leichter erkannt und Ernteverluste vermieden werden. Ebenfalls wird der Einsatz von Pestiziden reduziert und eine nachhaltiger gewirtschaftet.

    Printeria

    Printeria ist ein voll ausgestattetes Bioengineering-Gerät, das in der Lage ist, den Prozess des Druckens genetischer Schaltkreise in Bakterien zu automatisieren. Dennoch ist es so einfach und leicht zu bedienen wie ein heimischer Desktop-Drucker, sodass es auch interessierten Laien einen Zugang zu synthetischer Biologie schafft. Das neuartige System kann durch die Golden Gate Technology, kostengünstigen Sensoren und Elektronik, sowie einer benutzerfreundlichen Softwareanwendung überzeugen.

    Anwender sind in der Lage, DNA-Teile in einer Ein-Schritt-Reaktion zusammenzusetzen und alle Schritte zu kontrollieren: vom Zusammenbau der Teile über die Transformation bis hin zur Durchführung von Experimenten des gedruckten genetischen Schaltkreises mit hoher Genauigkeit.

    VibriGens

    VibriGens unterstützt die Etablierung des Vibro Natriegenas Meeresbakterium als neuen Chassis-Organismus für die synthetische Biologie. Chassis Organismen sind Lebensformen, die eine minimal nötige Komponente, also eine „Hülle“ (= Chassis) zur Verfügung stellen, welche mit austauschbaren Bausteinen (=„BioBricks“) in neuartigen Funktionsvarianten bestückt werden können.

    Das Projektteam der Philipps-Universität Marburg etablierten drei neue, vom ursprünglichen Wildtyp-Stamm abgeleitete Stämme als Chassis-Organismen für Klonierung, Proteinexpression und Proteininteraktionsstudien. Sie entwickelten eine flexible Golden-Gate-basierte Klonierungs-Toolbox, mit dem sie das Verhalten synthetisierten Vibro Natriegenas messen können.

    iGEM Marburg 2021

    Bild: Logo Forschungsteam iGEM Marburg 2021 Quelle: iGEM Marburg Facebook

    Auch in diesem Jahr beteiligt sich ein neues studentisches Team der Philipps-Universität Marburg am Wettbewerb. Das Team besteht aus Studierenden der Bereichen Biologie, Chemie, Wirtschaftswissenschaften, Informatik und Medizin. Wir freuen uns, dass wir das Team mit Laborbedarfsgeräten an ihrem Vorhaben unterstützen können und sind gespannt, welche Forschungsergebnisse sie nach Projektablauf präsentieren können. Ihre Projektfortschritte können Sie auf Twitter, Instagram und Facebook verfolgen.

    Für ihre Teilnahme am Wettbewerb wünschen wir dem Team viel Freude beim Forschen und drücken die Daumen für einen erfolgreichen Wettbewerb!

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