Synthetic Genomics- ein Kinderspiel?

Synthetic Genomics- ein Kinderspiel?

Beitragvon Maria Magdalena » Dienstag 17. November 2009, 23:38

Doppelt transplantiert hält besser
Von Emily Singer

Das J. Craig Venter Institute hat eine weitere Etappe auf dem Weg zum synthetischen Leben genommen: Die Forscher aus Rockville im US-Bundesstaat Maryland haben ein Bakteriengenom in eine Hefezelle verpflanzt, es verändert und dann wieder zurück in eine kernlose Bakterienhülle übertragen. Ergebnis war ein neues lebensfähiges Bakterium. Das Verfahren könnte die genetische Veränderung von Mikroorganismen vereinfachen, um sie eines Tages Kraftstoffe produzieren oder toxische Chemikalien unschädlich machen zu lassen. „Es erweitert unsere Fähigkeiten im Konstruieren von Genomen und eröffnet neue Anwendungsfelder“, lobt Jim Collins, Biotechniker an der Universität Boston, die Arbeit. „Für die Bioenergie- und Biomaterialienindustrie ist dies ein wichtiger Schritt nach vorne.“

Längst dienen Mikroben wie Hefe oder Escherichia coli als genetische Werkzeugkästen, mit denen Wissenschaftler immer komplexere Umbauten an Genomen vornehmen. So werden ganze Signalwege in einer Zelle durch neue ersetzt, um die Einzeller zu Mikrofabriken machen, die Stoffe effizienter als vorher produzieren können. Die Mikroorganismen, die für eine industrielle Nutzung besonders interessant sind – etwa solche mit der Fähigkeit zur Photosynthese –, erweisen sich bislang jedoch als schwierige Fälle. Ihre Genome lassen sich in ihrer natürlichen Zellanordnung nicht ohne weiteres hacken.

Also übertrugen die Venter-Forscher ein Genom in eine Hefezelle, weil es in dieser Umgebung einfacher zu bearbeiten ist. „Man will so die Fähigkeiten von Hefe oder E. coli mit dem Photosynthese-Apparat anderer Einzeller kombinieren“, sagt David Berry vom Wagniskapitalgeber Flagship Ventures. „Eine Kombination aus beiden wäre für die Biokraftstoff-Branche interessant.“

2007 hatten die Forscher des Venter-Instituts erstmals ein komplettes Genom von einem Einzeller in einen anderen transplantiert. 2008 hatten sie dann ein synthetisches Genom aus kurzen DNA-Stücken konstruiert, indem sie diese in eine Hefezelle übertrugen, die die Abschnitte zusammensetzte. Ziel ist, eines Tages vollständig synthetische Genome in einer leeren Bakterienhülle „booten“ zu können, also einen lebenden Organismus aus Genom und Zellchassis zu erzeugen.

Dieser letzte Schritt ist allerdings nicht so leicht wie anfangs erhofft. Dem im vergangenen Jahr in einer Hefezelle synthetisierten Genom fehlten wichtige molekulare Merkmale eines bakteriellen Genoms. Als die Forscher es in ein Wirtsbakterium weiterverpflanzten, wurde das synthetische Genom denn auch prompt als Eindringling behandelt und zerstört.

Das neue Verfahren, das im Wissenschaftsjournals Science veröffentlich worden ist, umgeht nun dieses Problem. Venter-Forscher Sanjay Vashee und seine Kollegen pflanzten zunächst das vollständige Genom des Bakteriums Mycoplasma mycoides in eine Hefezelle ein. In der fügten sie ihm mit gentechnischen Methoden die molekularen Merkmale hinzu, die es als Bakteriengenom ausweisen. Aus der Hefezelle wurde das chemisch erweiterte Genom dann in das Bakterium Mycoplasma capricolum übertragen, einen nahen Verwandten von Mycoplasma mycoides. Ergebnis: Die Abwehrreaktion blieb aus – ein lebensfähiger neuer Mycoplasma-Hybrid war entstanden.

Nun wollen die Forscher das Verfahren an anderen Bakterien ausprobieren. „Am Ende wollen wir es bei Mikroorganismen anwenden, die für die Herstellung von Biokraftstoffen wichtig sind“, sagt Vashee. Man könnte auch genetische programmierte Signalwege, mit deren Hilfe Schadstoffe abgebaut werden, in Bakterien einpflanzen, die unempfindlich gegen saure Umgebungen sind, so Vashee. Auf diese Weise könnten solche Einzeller dann Säurelachen beseitigen, ohne dass weitere Chemikalien nötig sind.

Das Verfahren wird wahrscheinlich von Synthetic Genomics übernommen werden. Das von Craig Venter gegründete Start-up entwickelt derzeit gentechnisch veränderte Algen, die Kraftstoffe und andere Chemikalien herstellen sollen. Erst im Juli hatte Synthetic Genomics eine Kooperation mit dem Ölkonzern ExxonMobil bekannt gegeben, der 300 Millionen Dollar in die neue Technologie investieren will.

Zur Risikobewertung der Synthetischen Biologie: "Das Plutonium der Biotechnik?" (TR online vom 22.10.2007)

http://www.heise.de/tr/artikel/Doppelt-transplantiert-haelt-besser-403978.html
Maria Magdalena
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Synthetic Genomics- ein Kinderspiel?

Beitragvon Maria Magdalena » Dienstag 17. November 2009, 23:41

Das Plutonium der Biotechnik?
Von Niels Boeing

Nicht wenigen gilt die Gentechnik als moderner Sündenfall: Der Mensch greift in einem bislang nicht gekannten Maße in die Evolution ein, indem er artfremde Gene in Tiere und Pflanzen einbaut. Doch während Politik, Industrie und Öffentlichkeit noch immer über die möglichen Folgen streiten, hat in einigen Laboren die nächste Stufe begonnen, vor der sich die bisherige Gentechnik wie ein Vorgeplänkel ausnimmt: die so genannte Synthetische Biologie. Forscher wollen mit Hilfe von teilweise oder vollständig synthetisierten Genomen neue Lebensformen erschaffen, die sich wie Maschinen programmieren lassen. Die sollen eines Tages im grossen Stil Medikamente, Biokraftstoffe oder Wasserstoff für eine künftige Energieversorgung produzieren.

Ganz vorne dabei ist das amerikanische J. Craig Venter Institute, dessen Gründer Craig Venter bereits einen Milliarden-Dollar-Markt am Horizont sieht. Ende Mai reichte das Institut schon mal einen Patentantrag für den Bauplan eines synthetischen Bakteriums namens Mycoplasma laboratorium ein. Noch ist es nicht realisiert, und es wäre zunächst nicht mehr als ein Proof of Principle.

Doch nicht nur bei Gentech-Kritikern schrillen längst die Alarmglocken angesichts der Aussicht, dass die Synthetische Biologie auch Erreger für neue Biowaffen ermöglicht – auch die Szene selbst diskutiert die Risiken. Bereits 1999 hatten mehrere Autoren von der Ethics of Genomics Group im Wissenschaftsmagazin Science gemahnt, dass die Konstruktion neuer Genome „Fragen aufwirft, die angegangen werden müssen, bevor die Technologie weiter fortschreitet.“

Nun hat das Venter-Institut in dem Report „Synthetic Genomics: Options for Governance“ seine – vorläufigen – Antworten vorgelegt. „Wir haben Optionen für eine Regulierung formuliert, die Sicherheitsrisiken reduzieren sollen, ohne Forschern, Industrie und Regierung ihre Arbeit über Gebühr zu erschweren,“ sagt Michele Garfinkel, Analystin des Instituts. Damit soll Bioterrorismus vorgebeugt und die Sicherheit in Laboren und ihren Umgebungen gewährleistet werden.

Die Möglichkeit, ganze Genome zu synthetisieren, hat sich in den letzten Jahren rasant entwickelt. Noch 2002 benötigte ein Team um den Biologen Eckard Wimmer für die Synthese eines Poliovirusgenoms aus 7400 Basenpaaren rund ein Jahr. Bereits ein Jahr später gelang es dem Venter-Institut, die 5500 Basenpaare eines anderen Virusgenoms (phiX174) in zwei Wochen zusammenzufügen.

Doch es geht noch einfacher. „Heute kann jeder mit einem Laptop über das Internet auf öffentliche Datenbanken mit Gensequenzen zugreifen, DNA-Design-Software beziehen und synthetisierte DNA bestellen“, schreiben Garfinkel und ihre drei Mitautoren. Knapp 50 Unternehmen bieten inzwischen die Synthese von DNA-Strängen als Dienstleistung an. Dank neuer und schnellerer Verfahren ist der Preis pro Basenpaar – dem Grundbaustein aller Gene – seit Ende der neunziger Jahre um 95 Prozent auf etwa 70 Cent gefallen. Der Bestellvorgang ist simpel: Man gibt, nach der obligatorischen Online-Registrierung, auf einer Formularseite eine Basenfolge wie „AATCGAGC“ an und bekommt das Material kurze Zeit später per Post geliefert.

Was beeindruckend klingt, könnte sich recht bald zu einem ernsten Problem auswachsen: „In zehn Jahren dürfte es leichter sein, fast jedes pathogene Virus zu synthetisieren als es irgendwo anders zu beschaffen“, schätzen die Autoren des Reports. Bereits im letzten Jahr war es Forschern gelungen, das Genom des Virus der Spanischen Grippe von 1918 allein aus der veröffentlichten Sequenz der Basenpaare zu rekonstruieren. Wie kann man aber verhindern, dass kriminelle Gestalten dasselbe tun?

Der Report schlägt drei Ansatzpunkte vor: die Bestellungen von DNA-Sequenzen kontrollieren, den Bestand von Sequenziergeräten überwachen und die Forscher sensibilisieren.

Zwar setzen einige DNA-Synthese-Firmen bereits Software ein, um bestellte DNA-Sequenzen mit den Basenabfolgen bekannter Erreger abzugleichen. Aber die Software ist weder standardisiert noch besonders geeignet, kurze Sequenzen mit bis zu 100 Basenpaaren Länge, so genannte Oligonucleotide, zweifelsfrei zu identifizieren. Gerade bei diesen „Oligos“ sei das Problem, dass manche gleichermaßen von harmlosen Organismen und von Erregern stammen könnten, weil sie ziemlich häufig in der Natur vorkommen. Andererseits sollten auch die bestellenden Forschungseinrichtungen Verantwortung übernehmen, heißt es im Report. Die für Biosicherheit zuständigen Fachleute oder Gremien (IBC für „Institutional Biosafety Committee“) müssten Listen mit autorisierten Forschern erstellen. Dieser doppelte Ansatz, den der Report gegen Gefahren des Bioterrorismus empfiehlt, hat für die Forschergemeinde einen Haken: „Er ist wahrscheinlich am teuersten und mühsamsten“, schreiben die Autoren. Auf Hersteller von kurzen Sequenzen würden dabei höhere Kosten zukommen, weil der Aufwand hier wegen der Verwechslungsgefahr größer sei.

http://www.heise.de/tr/artikel/Das-Plutonium-der-Biotechnik-280447.html
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Beitragvon Maria Magdalena » Dienstag 17. November 2009, 23:45

The Global Challenge:
Sustainably meeting the increasing demand for critical resources
The world is facing increasingly difficult challenges today. Population growth resulting in the growing demand for critical resources such as energy, clean water, food and medicine are taxing our fragile planet. To fulfill these needs we need disruptive technologies. We believe genomic advances offer the world viable, sustainable alternatives.

At Synthetic Genomics Inc. we are creating genomic-driven commercial solutions to revolutionize many industries. We have started by focusing on energy, but we imagine a future where our science could be used to produce a variety of products, from synthetically derived vaccines to prevent human diseases to efficient cost effective ways to create clean drinking water. The world is dependent on science and we're leading the way in turning novel science into life-changing solutions.

http://www.syntheticgenomics.com/
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Synthetic Genomics- ein Kinderspiel?

Beitragvon Juliane » Mittwoch 18. November 2009, 00:16

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Synthetic Genomics- ein Kinderspiel?

Beitragvon Maria Magdalena » Mittwoch 18. November 2009, 00:28

Die Zukunftsträume von Synthetic Genomics

Das Unternehmen hat vor, viele gensynthetisch hergestellte Produkte für verschiedene Bereiche zu entwickeln.

Auch gensynthetisch hergestellte Impfstoffe: "We have started by focusing on energy, but we imagine a future where our sciencecould be used to produce a variety of products, from synthetically derived vaccines to prevent human diseases to..."

Qielle: s. o.
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Beitragvon Maria Magdalena » Mittwoch 18. November 2009, 01:03

@ Juliane

Abnormes Geltungsbedürfnis?
Maria Magdalena
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