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iGEM Team Freiburg: Abo auf Goldmedaillen

Das Freiburger Bioware Team, wichtiger Bestandteil des Exzellenzclusters bioss, hat es mal wieder geschafft: eine Goldmedaille und zwei Spezialpreise beim iGEM-Wettbewerb (international Genetically Engineered Machine), dem international größten Nachwuchs-Event zur synthetischen Biologie. Die Arbeitsgruppenleiter Juniorprofessor Dr. Kristian Müller und Dr. Katja Arndt starteten diesmal mit gleich zwei Teams, kamen ins Finale und bewiesen, dass sie mit ihrem Bioware Team sowie dem Software Team zu den sechs weltbesten Biotechschmieden gehören.

Das Freiburger Team bei der Preisverleihung am Massachusetts Institute of Technology (MIT) © Privat

Sie erhielten den Spezialpreis ‚Best Poster‘ und, worauf sie besonders stolz sind, den Spezialpreis ,Best BioBrick engineered‘, für den besten genetischen Baustein, das wissenschaftliche Herzstück von iGEM. Vergangenes Jahr konnten sich die Freiburger im Finale als Vizemeister platzieren und errangen eine Goldmedaille mit einem System, das Prozesse im Zellinnern von außen ein- und ausschalten kann. Vor drei Jahren starteten sie als erstes deutsches Team überhaupt beim ausrichtenden Massachusetts Institute of Technology (MIT) in Boston.

Das jetzige Bioware Team, 14 Studierende aus dem 5. – 9. Semester betreut von drei Doktoranden, entwickelte eine neuartige „Genschere“, die das Zerlegen und Zusammensetzten von Genen vereinfachen und verbessern kann. Das überzeugte die Juroren, die Freiburger konnten sich profilieren, vor 1.100 Studierenden in 112 Teams der besten Universitäten rund um den Globus.

Die neue und zukunftsträchtige Fachrichtung Synthetische Biologie hat sich das Ziel gesetzt, Genbausteine, also DNA Moleküle, erst zu einfachen und dann zu immer komplexeren Mustern zusammenzusetzen. Für den iGEM-Wettbewerb entwerfen Studierende Gensequenzen mit einer definierten Funktion. Die ‘Genschere‘ des Freiburger Bioware Teams kann dazu beitragen, die Entwicklung umweltfreundlicher Biotechnologieverfahren, Biopharmaka und Biokraftstoffe zu beschleunigen. Die Gensequenzen, BioBricks, werden am MIT in eine öffentlich zugängige Datenbank aufgenommen.

Zum Zerlegen und Zusammensetzen der Gene werden bisher meist bestimmte Eiweiße, so genannte Restriktionsenzyme, eingesetzt. Diese Technik stößt mit zunehmender Komplexität der Aufgabe an ihre Grenzen. Das Freiburger Bioware Team entwickelte und testete eine neue Methode, um Genabschnitte zu erkennen und mit einer „Molekularen Schere“ zu teilen. Dazu stellte das Team ein neues Enzym her, das aus einer DNA Schneidedomäne und einer Erkennungsdomäne für ein chemisch modifiziertes DNA Stück besteht. Diese Stücke können zur Erkennung beliebiger Gene programmiert und kostengünstig hergestellt werden. Diese Kombination erlaubt es, in Gene innerhalb und außerhalb von Organismen einzugreifen, ein neuer und zukunftsweisender Weg für die gesamte Synthetische Biologie. Das Freiburg Team demonstrierte erfolgreich die Anwendung nicht nur innerhalb von Bakterienzellen anhand der Spaltung eines Virengenoms sondern auch im Reagenzglas.

Der Pioniergeist der Freiburger Nachwuchsschmiede ging noch weiter. Drei Studenten der Mathematik und Biologie traten mit einem gesonderten, völlig neuen Thema zum Wettbewerb an: Das Freiburger Software Team entwickelte SynBioWave, eine Software, mit der Biowissenschaftler in Echtzeit von Labor zu Labor per Internet am PC kommunizieren und Experimente planen und analysieren können.

Grundlage für SynBioWave ist die neu von Google eingerichtete Wave Plattform. Die im Internet als Kommunikationswunderwerkzeug gehandelte Software ermöglicht Echtzeitkommunikation, eine Rückschaufunktion und das Einbinden von externen Programmen, so genannten Wave-Robotern. Das Freiburger Software Team erweiterte die neuartige Technik und programmierte Wave-Roboter, die Biodatenbanken auslesen und Gen- und Proteinsequenzen verarbeiten können. Zudem entwickelten die 3 Studierenden eine Vernetzung der Wave-Roboter untereinander und veröffentlichten eine Schnittstelle, die es ermöglicht eigene Bio-Wave-Roboter zu entwerfen.

Mit ihrem open source Projekt unterstützen die Freiburger aufbauende Prinzipien in den Lebenswissenschaften aber auch klassische gentechnische Projekte. Google Wave wird in einigen Monaten auf den Markt kommen. In der von den Freiburger Softwareschmieden geleisteten Transformation für wissenschaftliche Kommunikation steckt ebenso viel Arbeitseinsatz wie Zukunftspotential.

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