Fragestellung und Inhalte
Im Rahmen des »International Genetically Engineered Machines« Wettbewerbs (iGEM) arbeitete ein interdisziplinäres Studententeam um Professor Nediljko Budisa (TU Berlin) an der Herstellung magnetischer Escherichia coli (E. coli) Bakterien, die sich fernsteuern lassen. Dies sollte durch eine spezifische Veränderung dieser natürlichen Darmbakterien erzielt werden. Der iGEM ist der weltweit größte Wettbewerb für das neue Forschungsfeld der Synthetischen Biologie, eine Wissenschaft, die sich im Grenzbereich von Molekularbiologie, Chemie und Ingenieurwissenschaften bewegt. Er wurde 2003 vom Massachusetts Institute of Technology (MIT) in Boston ins Leben gerufen und findet einmal im Jahr statt.
Die Aufgabe bestand darin, für eine selbst gewählte Problemstellung eigene Lösungen im Bereich der synthetischen Biologie zu entwickeln: Hierfür stellte das MIT den Wettbewerbsteams standardisierte DNA-Bausteinkästen, sogenannte »Biobricks«, zur Verfügung. Diese sollten auf innovative Art und Weise so kombiniert werden, dass die dadurch generierte DNA neue Funktionen und Eigenschaften codiert, um für konkrete Probleme fortschrittliche Lösungsansätze zu finden.
Das Berliner iGEM Team arbeitete daran Biobricks so in probiotische E.coli Bakterienstämme einzusetzen, dass ihr Inneres große Mengen an metallischen Nanopartikeln bildet. Daraus entstanden Bakterien, die durch Magnetfelder gesteuert werden können, sogenannte »bacteria-based nanorobots« oder auch »remote controlled bacteria«.
Um dieses Ziel zu erreichen, verfolgte die Studierendengruppe einen transdisziplinären Ansatz. Insgesamt waren in der Projektegruppe zehn verschiedene Fachrichtungen vertreten, um bestmögliche und ungewöhnliche Ergebnisse in der Entwicklung neuer Technologien zu erzielen.
Nutzen und Zielgruppe
Ziel des Projektes war es, magnetische E. coli Bakterien zu produzieren, die zum Beispiel im Rahmen von medizinischen Behandlungen zum Einsatz kommen können. Die steuerbaren Bakterien könnten gezielt an entzündungs- und tumorbedingt geschädigtes Darmgewebe gelenkt werden, um dieses zu entfernen und durch gesundes Gewebe zu ersetzen. Eine gerichtete Bewegung von E. coli Bakterien ermöglicht in der Bioprozesstechnik eine Vielzahl von Anwendungen. So können Bakterien gerührt, separiert und sogar aufgeschlossen werden, um auf diese Weise effizient wertschöpfende Produkte herzustellen. Ebenso ließe sich durch die biochemische Herstellung metallischer Nanopartikel eine alternative Produktionsweise von seltenen Erden im Labor etablieren, um zukünftig auf umweltbelastende Mining-Operationen verzichten zu können. Am Ende des Projektes sollten Biobricks entstehen, welche in die große Open-Source-Datenbank des iGEM Wettbewerbs eingegliedert werden können.
Unterstützung durch die Hybrid Plattform
Neben Naturwissenschaftlern waren auch Künstler und Gestalter an dem Projekt beteiligt, die die Hybrid Plattform zusammengeführt hat.