Längliche Zellen: Kolibakterien unte dem Mikroskop
E.coli, SEM, by NIAID from Flickr
E.coli, SEM, by NIAID from Flickr
Labor

Künstliche Zellen sind immun gegen Viren

Britische Wissenschaftler haben Kolibakterien mit einem am Computer maßgeschneiderten Erbgut ausgestattet: Die Mikroben können Polymere herstellen, die es in der Natur nicht gibt – und sind außerdem unverwundbar im Duell mit Viren.

Der genetische Code ist (fast) universell: Kombinationen von je drei Buchstaben in der DNA, 64 sind es insgesamt, werden von der Maschinerie der Zelle in 20 verschiedene Proteinbausteine übersetzt. Das ist bei Tieren, Pflanzen und Pilzen so – und mit geringfügigen Änderungen auch bei Mikroorganismen.

Was die Natur dem Erbgut aller Lebewesen eingeschrieben hat, lässt sich mit molekularbiologischen Werkzeugen allerdings verbessern oder zumindest verändern. Von so einem Versuch berichten diese Woche Wissenschaftler um Jason Chin vom Medical Research Council (MRC) Laboratory of Molecular Biology in Cambridge, England.

Neuer genetischer Code

Chin und sein Team haben eine synthetische Variante von Kolibakterien hergestellt – Mikroben mit einem am Computer entworfenen DNA-Strang, der sich von seinem natürlichen Vorbild in einigen entscheidenden Punkten unterscheidet. Der Bakterienstamm, Syn61 genannt, hat einen veränderten genetischen Code. Sein Vokabular ist nicht auf die in Lebewesen üblichen 20 Proteinbausteine (Aminosäuren) begrenzt, sondern verfügt über einige weitere.

„Wir könnten diese Bakterien in programmierbaren und erneuerbaren Fabriken einsetzen, um Moleküle mit neuen Eigenschaften herzustellen. Etwa neuartige Medikamente oder Antibiotika“, sagt Studienleiter Chin. „Wir wollen diese Bakterien auch dazu benutzen, um neue Biopolymere herzustellen. Natürlich abbaubare Kunststoffe würden einen wichtigen Beitrag zur Entwicklung einer Kreislaufwirtschaft leisten.“

Was mögliche Anwendungen der maßgeschneiderten Bakterien angeht, sind der Phantasie keine Grenzen gesetzt. Bis die britischen Forscher und Forscherinnen die Mikroben mit den gewünschten Eigenschaften ausgestattet hatten, war es allerdings ein weiter Weg. Um den genetischen Code zu erweitern, mussten Chin und sein Team nämlich 18.000 Buchstabenkombinationen im Erbmolekül mit Hilfe der Genschere CRISPR/Cas9 austauschen. Damit einher gingen auch ein paar Streichungen: Wie Chin und seine Kollegen im Fachblatt „Science“ berichten, fehlen dem Syn61-Bakterienstamm einige „transfer-RNA“ genannte Moleküle, die normalerweise für die Herstellung von Proteinen gebraucht werden.

“Teflon“: Viren gleiten ab

Die Bakterien können mit dem neu arrangierten Erbgut bestens leben, Viren indes können damit wenig bis nichts anfangen: Ohne das komplette genetische Alphabet scheitern nämlich ihre Versuche, die Wirtszelle für die Vermehrung einzuspannen. Sie rutschen gleichsam ab, weil ihnen die Haltegriffe fehlen – das war auch der Plan, sagt Chin. „Wenn Viren in Bakterientanks eindringen, können sie die gesamte Population zerstören. Unsere modifizierten Zellen haben dieses Problem nicht, sie sind völlig immun gegenüber Virusinfektionen.“

Dass der Syn61-Bakterienstamm Designer-Polymere herstellen und außerdem Infektionen widerstehen kann, haben die britischen Forscher im Versuch bereits unter Beweis gestellt. Jetzt gilt es, die Technologie für Anwendungen im größeren Maßstab tauglich zu machen und außerdem zu zeigen, dass dadurch keine Umweltgefahren entstehen.

Ob man die Geschöpfe aus dem Labor als „artficial life“ ansehen mag oder doch nur als mit Zusatzfeatures ausgestattetes Leben, ist vermutlich auch eine Frage des Geschmacks. Noch weist der Syn61-Bakterienstamm große Ähnlichkeiten zu seinem natürlichen Vorbild aus der Gruppe der Kolibakterien auf. Andererseits können die Mikroben nun Dinge, die ihre Verwandten außerhalb des Brutschranks in mehr als drei Milliarden Jahren nicht zustande gebracht haben. Und es angesichts des universellen genetischen Codes wohl auch niemals zustande bringen werden.