Ein Team von Wissenschaftlern aus der ganzen Welt hat zusammengearbeitet, um einen historischen Meilenstein zu erreichen: die Schaffung von Hefestämmen mit mehr als 50 % synthetischer DNA. Dieser Erfolg, der den Höhepunkt von 15 Jahren Forschung darstellt, markiert nicht nur einen Wendepunkt in der synthetischen Biologie, sondern bietet auch neue Perspektiven auf das Potenzial der Genetik in Bereichen wie Medizin, Landwirtschaft und Bioenergie.
Synthetisches Genom: eine langfristige Herausforderung.
Wie bereits erwähnt, das Projekt Synthetisches Hefeprojekt (Sc2.0) begann vor einigen Jahren mit einem ehrgeizigen Ziel: eine vollsynthetische Version des Hefegenoms zu schaffen. Hefen, eukaryotische Lebewesen, sind komplexere Organismen als Bakterien, die bisher die einzigen Subjekte solcher Syntheseexperimente waren Genetik.
Bei dieser Untersuchung wurden sechs der sechzehn Hefechromosomen vollständig synthetisiert. Ein Meilenstein, der die Fähigkeit der Wissenschaftler demonstriert, das Leben selbst neu zu gestalten.
Die in ihren Auswirkungen epochale Forschung wurde in zehn verschiedenen Artikeln in wissenschaftlichen Fachzeitschriften detailliert beschrieben Zelle, Molekulare Zelle e Zellgenomik.
Jenseits der Hefesynthese: Stabilisierung und Innovation
Einer der Schlüsselaspekte dieses Projekts war die Eliminierung großer Abschnitte repetitiver DNA. Abschnitte, die keinen Code für bestimmte Funktionen enthalten, aber zu erheblichen strukturellen Abweichungen führen können. Dieses Manöver erhöhte nicht nur die Stabilität des Genoms, sondern ermöglichte den Wissenschaftlern auch eine bessere Kontrolle über die genetische Struktur.
Gleichzeitig stellt die Schaffung eines neuen Chromosoms, das ausschließlich den DNA-Sequenzen gewidmet ist, die für Transfer-RNA (tRNA) kodieren, einen weiteren Schritt in Richtung eines stabileren und kontrollierbaren Genoms dar.
Die Grenzen der Biologie überschreiten
Das Forscherteam experimentierte mit radikalen Strukturveränderungen, etwa der Verschmelzung von Chromosomen, der Umkehrung ihrer „Arme“ und der falschen Faltung der Chromosomen. Überraschenderweise hat Hefe eine bemerkenswerte Fähigkeit gezeigt, sich trotz dieser extremen Veränderungen anzupassen, zu überleben und zu gedeihen.
Eine Entdeckung, die wichtige Auswirkungen auf unser Verständnis der Plastizität und Widerstandsfähigkeit des eukaryotischen Genoms hat.
„2.0“-Hefe: hin zu 100 % synthetischer DNA
Der nächste Schritt des Sc2.0-Projekts ist noch ehrgeiziger: die Zusammenstellung eines Hefestamms mit einem vollständig synthetischen Genom. Mit einer innovativen Technik haben Forscher bereits eine Sorte geschaffen mit 7,5 synthetischen Chromosomen, die mehr als 50 % des Genoms ausmachen. Da die letzten beiden Chromosomen bereits synthetisiert sind, wird vorhergesagt, dass Hefe innerhalb eines Jahres ein vollständig künstliches Genom haben wird.
Neben der wissenschaftlichen Bedeutung sind auch die praktischen Auswirkungen einer Hefe mit vollsynthetischem Genom enorm. Hefe wird bereits in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, von der Herstellung von Nahrungsmitteln und Arzneimitteln bis hin zu Biokraftstoffen und anderen nützlichen Molekülen. Mit einem vollständig manipulierten Genom könnte Hefe für diese Anwendungen weiter optimiert oder sogar für die Bewältigung neuer Herausforderungen programmiert werden, von der regenerativen Medizin bis zur nachhaltigen Bioenergie.
Die Schaffung synthetischer Hefe führt uns in eine völlig neue Phase der Biotechnologie, in der die Möglichkeiten scheinbar nur durch unsere Vorstellungskraft begrenzt sind.
