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StartseiteForschung aktuellSchöpfung im Labor21.08.2009

Schöpfung im Labor

Erstmals gentechnisch manipuliertes Bakteriengenom transplantiert

Biologie. - Maßgeschneiderte Organismen, das ist eines der Ziele des als Genpionier bekannt gewordenen Craig Venter. Zuletzt war an seinem Institut in den USA ein Bakterium durch Genom-Transplantation in ein anderes verwandelt worden. Jetzt zeigen die Forscher in "Science", dass das auch mit manipulierten Genen geht.

Von Marieke Degen

Zwei Kulturen des künstlich umgewandelten Mycobakterium mycoides. (JCVI)
Zwei Kulturen des künstlich umgewandelten Mycobakterium mycoides. (JCVI)

Der Biotechnologie-Unternehmer Craig Venter ist bekannt dafür, sich hohe Ziele zu setzen. An seinem Institut in Rockville bei Washington arbeiten Forscher daran, Bakterien zu verändern. Und zwar so, dass sie viele nützliche Dinge erledigen können. Zum Beispiel Biokraftstoffe herstellen, mit Hilfe von Sonnenlicht. Doch der Weg dorthin ist lang und steinig. Seit Jahren schon experimentiert Venters Team mit Mycoplasmen. Das sind winzige Bakterien mit einem winzigen Erbgut, Genom. Vor zwei Jahren haben die Forscher das Genom von einer Mycoplasma-Art in eine andere verpflanzt. Und dadurch zum ersten Mal eine biologische Art in eine andere verwandelt. Jetzt sind die Forscher noch einen Schritt weiter gegangen. Sie haben das Erbgut vor der Transplantation noch verändert.

"Wir können das Erbgut von Mycoplasma mycoides entnehmen, in eine Hefezelle einschleusen und es dort manipulieren. Anschließend verpflanzen wir das veränderte Erbgut dann wieder in Mycoplasma capricolum ein. Was wir dann bekommen, ist ein mutierter Stamm Mycoplasma mycoides."

Sanjay Vashee forscht in der Arbeitsgruppe synthetische Biologie am J. Craig Venter Institute. Um das Bakterien-Erbgut verändern zu können, hat er es in Hefe eingeschleust. Ein gentechnischer Trick: Denn die Hefe selbst hat eine Menge molekularer Werkzeuge, mit denen Vashee und seine Kollegen das Erbgut bearbeiten können. In der jetzigen Studie haben sie aber nur ein einziges Gen manipuliert.

"Wir haben ein Gen verändert, das nicht überlebenswichtig ist. Das Ergebnis war ein neuer Stamm von Mycoplasma mycoides, den es vorher weder im Labor noch in der Natur gegeben hat."

Als nächstes mussten die Forscher das manipulierte Erbgut in die Empfängerzelle einsetzen, in das Bakterium Mycoplasma capricolum. Und das ist eine knifflige Angelegenheit. Bakterien setzen sich gegen fremdes Erbgut zur Wehr. Sie greifen die DNA an und zerstören sie. Ähnlich wie ein Körper, der nach einer Organtransplantation das fremde Organ abstößt. Vashee:

"Da mussten wir uns etwas einfallen lassen. Wir haben das Genom, nachdem wir es wieder aus der Hefe herausgenommen hatten, chemisch behandelt, so dass das Empfängerbakterium die DNA als eigene DNA anerkannt hat. Man kann aber auch den Abwehrmechanismus in der Empfängerzelle abschalten. Beides hat funktioniert."

Die Empfängerzelle, Mycoplasma capricolum, hat sich durch das neue Erbgut in ein mutiertes Mycoplasma mycoides verwandelt. Die Technik berge ungeahnte Möglichkeiten, sagt Vashees Kollege John Glass.

"Wir glauben, dass diese Methode nicht nur bei den einfachen Mycoplasmen funktioniert. Wir denken, dass wir auch das Erbgut von anderen Organismen in der Hefe manipulieren könnten."

Es gibt Hunderttausende verschiedene Bakterien, deren Erbgut die Forscher bislang nicht großartig verändern konnten. Und sie alle sind potentielle kleine intelligente Helfer. Glass:

"Wir könnten Gene aus ihrem Erbgut herausnehmen, diverse andere Genen einschleusen und Organismen schaffen, die Biosprit oder neue Medikamente herstellen. Zellen, die Krebs bekämpfen, Zellen, die neue Antibiotika produzieren können. All das wird jetzt möglich, weil wir diese Organismen jetzt manipulieren können. Wir könnten natürliche Organismen so ummodeln, dass sie genau das machen, was wir wollen."

Ein Bakterium zum Beispiel, das - ganz nach Craig Venters Wunsch - aus Sonnenenergie Biokraftstoff herstellen kann. Aber bis dahin haben die Forscher am J. Craig Venter Institute in Rockville noch eine Menge Arbeit vor sich.

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