Erste künstliche Hefezelle zu einem Drittel fertig

9. März 2017, 21:28
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Genetiker arbeiten an der Version 2.0 der Bäckerhefe. Der synthetische Organismus könnte in Zukunft neue Substanzen liefern

Baltimore/Wien – 2010 gelang es einem Team um den Gen-Pionier Craig Venter erstmals, ein synthetisches Genom in eine lebensfähige Zelle einzupflanzen. Seither hat sich auf diesem Gebiet einiges getan. Mittlerweile sind Lebewesen, deren genetische Baupläne zumindest teilweise am Reißbrett entworfen wurden, ein heißes Thema in den Biowissenschaften. Ziel der Forscher ist es letztlich, einen von Grund auf maßgeschneiderten Organismus zu erschaffen, der tut, was man ihm per künstliche DNA vorschreibt.

Eines der Lebewesen, an denen in diesem Zusammenhang sehr intensiv geforscht wird, ist die Backhefe Saccharomyces cerevisiae. Der einzellige Pilz galt bisher ohnehin schon als regelrechtes Arbeitstier unter den Mikroorganismen. Während sie sich ursprünglich vor allem von Bierbrauern und Brotbäckern einspannen ließ, hat natürliche Hefe durch entsprechende Zucht in der modernen Biotechnologie inzwischen auch die Produktion von Enzymen, Biotreibstoffen und Antibiotika übernommen. Dabei stößt man mittlerweile allerdings schon an die Grenzen der Optimierbarkeit dieses Pilzes.

Daher hat vor einigen Jahren eine Gruppe von Wissenschaftern um Jef D. Boeke von der Johns Hopkins University in Baltimore (Maryland) damit begonnen, künstliche Erbgutbausteine für die Hefe zu entwerfen. 2014 gelang es dem Team erstmals, einer Hefezelle ein artifizielles Chromosom einzubauen. Dieser Durchbruch war jedoch nur der Anfang: Nun ist es einer internationalen Forschergruppe um Boeke gelungen, fünf weitere synthetische Chromosomen zu konstruieren und in Hefezellen zu integrieren. Die Resultate wurden in insgesamt sieben Arbeiten im Fachjournal Science präsentiert.

Sechs Kunstchromosomen

Die nunmehr sechs künstlichen Chromosomen entsprechen bereits einem Drittel des vollständigen Chromosomensatzes einer natürlichen Hefezelle. Die Einbindung der synthetischen DNA lief dabei in modularen Zwischenschritten ab: Die Genetiker integrierten nach und nach kleine Abschnitte der neuen Erbinformation und beobachteten, wie die Zelle damit zurechtkam. Traten Probleme auf, modifizierten sie die eingebauten Genfragmente, bis schließlich ein lebensfähiger Organismus herauskam, der sich nicht nur anstandslos vermehrte, sondern auch die genetischen Anweisungen ausführte.

Am Ende soll womöglich schon im kommenden Jahr Saccharomyces cerevisiae 2.0 stehen: eine Kunsthefe, die mit dem natürlichen Pilz genetisch nur mehr wenig gemein hat und insgesamt 17 synthetische Chromosomen im Zellkern beherbergt. Boeke und sein Team erhoffen sich von diesem Wesen nicht nur bei der Herstellung von Treibstoffen oder Arzneien neue Möglichkeiten, auch in der Gentherapie könnten mit den hier eingesetzten Methoden künftig völlig neue Wege beschritten werden. (tberg, 9.3.2017)

  • Bäckerhefe (Saccharomyces cerevisiae) produziert bereits jetzt allerhand nützliche Stoffe. Die Version 2.0, an der nun Genetiker arbeiten, könnte noch einiges mehr leisten.
    foto: mogana das murtey, patchamuthu ramasamy

    Bäckerhefe (Saccharomyces cerevisiae) produziert bereits jetzt allerhand nützliche Stoffe. Die Version 2.0, an der nun Genetiker arbeiten, könnte noch einiges mehr leisten.

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