Webanwendung schafft Sicherheit in der synthetischen Biologie

24.08.2006

Die rasant zunehmenden Möglichkeiten zur Herstellung künstlicher DNA-Sequenzen, Gene und Proteine öffnen gleichzeitig eine Sicherheitslücke: Da die entsprechenden Dienstleistungen weltweit angeboten werden, besteht die Gefahr, dass unwissentlich oder wissentlich gefährliche Biomoleküle hergestellt werden, die ein Gesundheitsrisiko darstellen. Dabei kann es sich beispielsweise um Viruspartikel oder auch bakterielle Toxine handeln.

Daher besteht der dringende Bedarf nach einer Infrastruktur, die die automatisierte Filterung sicherheitsrelevanter Biosequenzen ermöglicht. Dieses Problem haben nun die Entelechon GmbH und die Fachhochschule Weihenstephan aufgegriffen: Gemeinsam wurde eine webbasierte Anwendung entwickelt, die durch Vergleiche mit hinterlegten Sequenzen pathogener Organismen entscheiden kann, ob eine gegebene Biosequenz ein Gefahrenpotential birgt.

Das pathoGENEDetective genannte Programm wurde von Studierenden des Fachbereichs Biotechnologie und Bioinformatik in enger Zusammenarbeit mit der Bioinformatik-Einheit von Entelechon erstellt. In einer ausführlichen Konzeptionierungsphase wurden Anforderungen und Leistungsmerkmale für den industrieweiten Routineeinsatz festgelegt. Die entscheidende Innovation war dabei laut Unternehmen zum einen die Integration der bekannten Bewertungsstufen für pathogene Organismen, wie sie von der Weltgesundheitsorganisation oder dem Center for Disease Control in den USA definiert werden, zum anderen die intelligente Vorfilterung der Genomdaten pathogener Organismen. Dies sei essentiell, um falsch positive Treffer zu vermeiden, wenn die gesuchten Sequenzen z.B. eine Homologie zu harmlosen Haushaltsgenen des Pesterregers aufweisen. Um eine solche Situation zu vermeiden, wurde in silico eine cDNA-Subtraktion zwischen pathogenen und nichtpathogenen Genomen simuliert. Dabei wurden nur solche Gene in die Datenbank aufgenommen, die spezifisch sind für einen pathogenen Organismen, während weit verbreitete Haushaltsgene aussen vor blieben.

Durch diesen Mechanismus geht das System deutlich über eine einfache Blast-Suche mit anschließender Auswertung der gefundenen Treffer hinaus. Da die von pathoGENEDetective gemeldeten Funde vorgefiltert sind, ist die Zahl falsch positiver Treffer gering und das Screening einer großen Anzahl von Sequenzen deutlich effizienter als mit einer selbst improvisierten Blast-Suche.

Da eine lückenlose Kontrolle von Aufträgen in der synthetischen Biologie nur durch Zusammenarbeit der Anbieter-Firmen möglich ist, wurde pathoGENEDetective von vornherein als Open-Source-Projekt konzipiert: Nach einer Testphase und den daran anschließenden Verbesserungen wird der Quelltext des Projektes der Öffentlichkeit zur Verfügung gestellt werden. In der Zwischenzeit kann man sich als Benutzer anhand der ersten öffentlichen Installation ein Bild von der Anwendung machen.

https://www.bionity.com/de/news/57311/webanwendung-schafft-sicherheit-in-der-synthetischen-biologie.html