University of Heidelberg
BIOQUANT

Pressemitteilung vom 09. November 2009

Heidelberger Studierende bei internationalem Wettbewerb erfolgreich

Studententeam schafft Erfolg mit der Entwicklung von künstlichen Genschaltern

Heidelberger Studierende haben beim hochkarätigen internationalen Wettbewerb in synthetischer Biologie (iGEM) des Massachusetts Institute of Technology in Boston einen sensationellen zweiten Platz in der Gesamtwertung erzielt. Erfolgreich waren sie mit der Generierung künstlicher Genschalter, sogenannter Promotoren. Außerdem erhielt das Studententeam unter der Leitung von Prof. Dr. Roland Eils vom Deutschen Krebsforschungszentrum und der Universität Heidelberg Preise für den besten neuen technischen Standard und für den besten Internetauftritt. Damit konnten die Heidelberger sämtliche Teams aller Spitzenuniversitäten aus den USA und Asien hinter sich lassen.

Die Abkürzung iGEM steht für den weltweit bedeutendsten Studentenwettbewerb in synthetischer Biologie, die „International Competition of Genetically Engineered Machines“. Über 110 Teams der weltbesten Universitäten mit insgesamt mehr als 1.100 Studenten hat der bedeutendste Wettbewerb in diesem jungen und zukunftsträchtigen Wissenschaftszweig vom 31. Okotber bis zum 2. November 2009 nach Boston gelockt. Das Heidelberger Team schaffte es dort auf einen sensationellen zweiten Platz in der Gesamtwertung und wurde nur von den Teilnehmern aus Cambridge (Großbritannien) übertroffen. Außerdem konnten sich die 13 Studierenden aus Heidelberg den Preis für den besten neuen technischen Standard und den besten Internetauftritt sichern. Bereits im vergangenen Jahr hatte das Heidelberger Studententeam gleich bei der ersten Teilnahme drei Spezialpreise gewonnen.

Ähnlich wie bei der Konstruktion eines Flugzeugs aus verschiedenen vorgefertigten Bauteilen verwendet die synthetische Biologie einfache Gen-Bausteine und kombiniert diese zu neuen komplexen Systemen mit bestimmten Funktionen. Das Team aus Heidelberg hatte sich in diesem Jahr ein besonders ehrgeiziges Ziel gesetzt: Statt mit vergleichsweise einfach strukturierten Bakterien zu arbeiten, versuchten sie sich am Design künstlicher Genschalter für Säugetierzellen. „Die Arbeit mit Säugetierzellen ist für uns in Heidelberg besonders wichtig, um die Methoden der synthetische Biologie auch auf die Krebsforschung ausweiten zu können“, so Projektleiter Roland Eils. Mit dem preisgekrönten Projekt haben die Heidelberger Wissenschaftler einen wesentlichen Grundstein gelegt, um die Konzepte der synthetischen Biologie auch auf Zellen des Menschen zu übertragen.

Genschalter, wissenschaftlich Promotoren genannt, spielen eine zentrale Rolle bei der Steuerung aller Aktivitäten einer Zelle und stehen daher auch im Mittelpunkt des Interesses der synthetischen Biologie. Als Genschalter werden Bereiche im Erbgut bezeichnet, die eine ganze Reihe von Andockstellen für verschiedene Steuerungsproteine enthalten. Binden sich diese Proteine an die vorgesehenen Andockstellen, so ändert sich die Erbgutstruktur und das betreffende Gen kann abgelesen werden. Promotoren steuern, wann und in welchem Zelltyp das jeweilige Gen abgelesen wird. Gezieltes An- und Abschalten eines spezifischen Gens eröffnet somit die Möglichkeit, gezielt in zelluläre Signalwege einzugreifen, zum Beispiel um fehlgeleitete Prozesse in Krebszellen zu korrigieren.

Die 13 Teilnehmer des Heidelberger Teams arbeiten seit Februar am Forschungszentrum BioQuant am „Spybricks“-Projekt. Zunächst war es das Ziel der Studenten, neue Promotorensequenzen nach dem Zufallsprinzip zu generieren und zu erproben, wie stark diese neu geschaffenen Schalter ein Gen aktivieren können. Dazu entwickelte das Team ein neues chemisches Syntheseverfahren, bei dem von jedem Ansatz gleich mehrere DNA-Sequenzen hergestellt werden, die sich in der Abfolge ihrer Einzelbausteine leicht unterscheiden. Anschließend wurden die verschiedenen Versionen in der Zelle auf ihre Funktionsfähigkeit überprüft. In einem weiteren Teilprojekt gestaltete das Heidelberger Team computergestützt solche Promotoren, an die ganz bestimmte Steuerungsproteine andocken können. Damit sollen Genschalter geschaffen werden, die nur auf genau definierte Stimuli der Zelle reagieren. Auch hier konnten die Heidelberger Wettbewerbsteilnehmer die Funktion der Schalter bereits an Zellexperimenten überprüfen.

Die Sequenzen aller neu synthetisierten Genschalter wurden in einer Bibliothek zusammengestellt, die eine Art „biologischen Baukasten“ bildet, auf den nun alle Wissenschaftler aus dem Bereich der synthetischen Biologie zugreifen können.

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