Was wäre, wenn unsere DNA besser wäre? Was wäre, wenn wir krankheitsverursachende Defekte beheben, fehlende Funktionen in unseren Körpern hinzufügen und alles wie Software optimieren könnten? Synthetische DNA verspricht, all dies möglich zu machen.
Ich spreche nicht von marginalen Veränderungen: Forscher in Cambridge bauen menschliche Chromosomen buchstäblich von Grund auf neu, Molekül für Molekül. Es ist das Projekt Synthetisches Humangenomprojekt, finanziert mit 10 Millionen Pfund. Das Ziel? Künstliche Zellen zu schaffen, die alles können, was natürliche Zellen können – nur besser. Viel besser.
Ein 10-Millionen-Spiel, das die Medizin verändern kann
Il Wellcome Trust, die größte medizinische Stiftung der Welt, hat beschlossen, sich voll und ganz auf ein Projekt einzulassen, das bis vor kurzem noch wie purer Wahnsinn erschien. Wie ich in diesem Artikel betonteDie synthetische Biologie hat sich bei einfacheren Organismen bereits als wirksam erwiesen. Nun ist der Mensch an der Reihe.
Jason Chin, Leiter des Projekts am MRC Laboratory of Molecular Biology in Cambridge, hat keine Zweifel (was für ein Glück):
„Die Fähigkeit, große Genome, darunter auch solche für menschliche Zellen, zu synthetisieren, hat das Potenzial, unser Verständnis der Genombiologie zu transformieren und die Horizonte der Biotechnologie und Medizin grundlegend zu verändern.“
Der Ansatz ist ehrgeizig, aber methodisch: Beginnen Sie mit einem einzelnen synthetischen Chromosom, was ungefähr 2 % unserer gesamten DNA ausmacht.
Die Köpfe hinter der synthetischen DNA-Operation
Julian Sale, eine Schlüsselfigur des Projekts, hat einen hervorragenden Ruf in der Erforschung der DNA-Replikation und zellulärer Reparaturmechanismen. Seine Forschung zu Mechanismen, die die Blockade der DNA-Replikation lindern ist wichtig, um zu verstehen, wie funktionierende künstliche Chromosomen hergestellt werden.
„Die Fähigkeit, große Abschnitte menschlicher Chromosomen oder sogar ganze Genome zu synthetisieren, wird es uns ermöglichen, aktuelle Theorien über das Zusammenspiel von Genen und anderen genetischen Elementen bei der Steuerung der Genomfunktion mit beispielloser Präzision und in beispiellosem Umfang zu testen“, erklärt Sale. Die Erkenntnisse aus dieser Forschung könnten den Weg für die Entwicklung sicherer und wirksamer Zelltherapien ebnen.
Maßgeschneiderte Chromosomen gegen Viren und Tumore
Die Idee ist ebenso faszinierend wie beunruhigend: umprogrammierte menschliche Zellen immun gegen Viren, resistent gegen Krebs und in der Lage, Medikamente selbst zu produzieren. Wie frühere Forschungen an synthetischen Zellen gezeigt habenSynthetische DNA kann so verändert werden, dass sie unter Bedingungen funktioniert, die normale Zellen töten würden.
Das Team entwickelt Methoden, bei denen kleine Veränderungen der Chromosomensequenz nur minimale Auswirkungen auf die produzierten Proteine haben. Es ist ein empfindliches Gleichgewicht: Die Veränderung muss ausreichen, um neue Funktionen zu erreichen, aber nicht so stark, dass die Lebensdauer der Zelle beeinträchtigt wird.
Die ethischen Geister der synthetischen DNA
Jeder Fortschritt in der synthetischen Biologie entfacht (wie es sein sollte) die Debatte über die ethischen Grenzen der Wissenschaft. Robin Lovell-Abzeichen des Francis Crick Institute ist kategorisch:
„Es gibt keinen Vorschlag, synthetische Menschen zu erschaffen. Wir haben keine Ahnung, wie das geht, und es wäre wahrscheinlich sehr gefährlich.“
Das Projekt umfasst ein spezielles sozialwissenschaftliches Programm unter der Leitung von Joy Zhang der Universität Kent, die mit zivilgesellschaftlichen Partnern weltweit zusammenarbeiten wird, um die sozioethischen Auswirkungen der entwickelten Instrumente zu untersuchen. Der Ansatz heißt „Care-full Synthesis“ und zielt darauf ab, ein neues Paradigma für verantwortungsvolle wissenschaftliche Praktiken im globalen Zeitalter zu etablieren.
Von der Theorie zur Praxis der synthetischen DNA
Die technischen Herausforderungen sind enorm. Schon heute sind wir in der Lage bakterielle Genome synthetisieren, doch der Übergang zu menschlichen Chromosomen erfordert eine Komplexität, die um ein Vielfaches höher ist. Forscher entwickeln neue Robotermontagetechnologien und generative künstliche Intelligenz, um die Herstellung synthetischer Säugetierchromosomen zu ermöglichen.
Und die Reise mit ihren Höhen und Tiefen geht unaufhaltsam weiter.
Die Zukunft in synthetischer DNA geschrieben
Die Grundlagen zu schaffen, Konzepte zu testen, Methoden zu verfeinern und ethische Überlegungen einzubeziehen, wird viele Jahre dauern. Auch wenn sich die Technologien der Ingenieurbiologie verbessern, Der zuverlässige Aufbau eines vollständigen synthetischen menschlichen Genoms und die sinnvolle Anwendung im Bereich der menschlichen Gesundheit werden wahrscheinlich Jahrzehnte dauern.
Michael Dunn, Direktor für Entdeckungsforschung bei Wellcome, ist optimistisch:
„Indem wir die Werkzeuge und Methoden entwickeln, die für die Synthese eines menschlichen Genoms erforderlich sind, werden wir Fragen zu unserer Gesundheit und Krankheit beantworten, die wir heute noch nicht vorhersehen können, und so unser Verständnis von Leben und Wohlbefinden verändern.“
Wie so oft in der Wissenschaft könnte sich der Weg zur synthetischen DNA als wertvoller erweisen als das Ziel selbst. Jeder Versuch, künstliche Chromosomen zu konstruieren, lehrt uns etwas Neues über die Funktionsweise des Lebens und eröffnet Möglichkeiten, die wir uns heute noch nicht einmal vorstellen können.
