Craig Venter entwickelt Bakterium mit Kunst-Erbgut
(dpa) US-Genetiker um Craig Venter haben ein Bakterium mit künstlichem Erbgut geschaffen. Sie bauten die Gene eines Bakteriums mit Hilfe einzelner Erbgutstückchen nach und setzten dieses Kunstgenom dann in eine andere Bakterienart ein. Folge: Die so vom künstlichem Erbgut gekaperte Zelle produzierte nur noch Stoffe, die auf diesem gespeichert waren. Das Original-Erbgut der Zelle wurde herausgekickt.
Die Forscher schufen damit eine Zelle, die von einem fremden Genom kontrolliert wird. Sie sprechen von einer «synthetischen Zelle», obwohl sie nur das Erbgut künstlich geschaffen haben.
Dies werde ein sehr schlagkräftiges Werkzeug, beim Versuch die Biologie dazu zu bringen, «das zu tun, was wir wollen», sagte Venter. «Wir haben eine große Spanne von Anwendungen [im Kopf].» Das Team vom Craig Venter Institute in Rockville berichtet im Fachjournal «Science» vom Freitag von der Herstellung dieser Zellen.
Die Versuche sind den Forschern zufolge ein weiterer Schritt auf dem Weg zur Entwicklung von Bakterien, die Biokraftstoffe herstellen oder das Treibhausgas Kohlenstoffdioxid aufnehmen könnten. Auch bei der Produktion von Impfstoffen könnten die künstlich geschaffenen Bakterien eines Tages helfen, schreiben Venter und Kollegen.
Dem Team ist es damit jedoch noch nicht gelungen, ein komplett neues Lebewesen zu schaffen. Denn es benötigte zumindest das Original-Erbgut eines Bakteriums und die Hülle eine zweiten Bakteriums für seine Versuche.
Zunächst bauten die Wissenschaftler das Erbgut von Mycoplasma mycoides (M. mycoides) in mehreren Etappen nach. Bislang war es maschinell nur möglich, relativ kurze Erbgut-Moleküle aneinanderzureihen. Daher setzten die Forscher kurze Stücke in Hefezellen ein, deren Enzyme die Stücke aneinanderreihten. Die größeren DNA-Moleküle wurden dann im Reagenzglas in die Darmbakterien Escherichia coli und zurück in Hefe verpflanzt. So entstanden wiederum größere Teilstücke. Diese Prozedur wurde den Angaben zufolge mehrfach wiederholt bis das komplette Erbgut von mehr als einer Million Basenpaaren (die Grundbausteine des Genoms) vorlag.
Dieses künstliche Erbgut mit dem Namen «M. mycoides JCVIsyn1.0» wurde dann in die Bakterienart Mycoplasma capricolum eingesetzt. Laut Venter verdrängte es dort das natürliche Erbgut der gekaperten Bakterien und übernahm das Steuern der Zellen. Als Kontrolle, ob wirklich das künstliche Genom und nicht das natürliche vorlag, hatten die Forscher DNA-Sequenzen als «Wasserzeichen» eingesetzt.
In dem künstlichen Erbgut seien schließlich 14 Gene unterbrochen oder verschwunden. Dennoch sahen die synthetischen Zellen aus wie M. mycoides und hätten auch nur die Eiweiße dieser Bakterienart produziert, berichtet das Team um Venter und Daniel Gibson. Darüber hinaus konnten sich die Kunst-Zellen selbstständig vermehren.
Genetiker vom Craig Venter Institute hatten bereits zuvor aus chemisch hergestellten Erbgut-Bausteinen das Genom des Bakteriums Mycoplasma genitalium nachgebaut. Später fanden Wissenschaftler um Venter einen Weg, das natürliche Erbgut der Bakterien M. mycoides in die Zellen von M. capricolum einzuschleusen und dort das Ruder übernehmen zu lassen. Nun kombinierte das Team um Venter und Daniel Gibson beide Verfahren.
«Das ist ein wichtiger Schritt, glauben wir, sowohl wissenschaftlich als auch philosophisch», sagte Venter. «Es hat sicherlich meine Sicht über die Definition des Lebens geändert und darüber, wie Leben funktioniert.»
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