Zelle mit künstlichem Erbgut teilt sich erstmals wie natürliche Zellen

Vor fünf Jahren erschuf Craig Venter die erste künstliche Zelle. Nun gelang Forschern der Durchbruch: die erste vollsynthetische Zelle vermehrt sich.

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Arbeit mit Bakterien.

(Bild: Michael Schiffer / Unsplash)

Von
  • Jo Schilling

Will man künstliches Leben erschaffen, steht zunächst die Frage im Raum: Was ist für echtes Leben unbedingt nötig? 2016 versuchte Craig Venter, Pionier der Genforschung und der erste, der das menschliche Genom entschlüsselte, einen künstlichen Organismus zum Leben zu erwecken. Er wurde gerade einmal durch 473 Gene codiert – ein sogenannter Minimalorganismus. Zum Vergleich: Der Biowissenschaftler liebstes Versuchsobjekt, das Darmbakterium Escherichia coli trägt über 4000 Gene in sich; eine menschliche Zelle wird von etwa 30000 Genen codiert.

Der Minimalorganismus mit der Bezeichnung JCVI-syn3.0 basierte auf einem Mycoplasma-Bakterium. Zunächst schien der Versuch, echtes Leben zu erzeugen geglückt – die Zellen teilten sich. Allerdings teilten sie sich nicht in identische Kopien, sondern nur irgendwie und waren damit nicht in der Lage, sich zu vermehren.

Auf der Grundlage dieses Organismus arbeiteten Forschende des Massachusetts Institute of Technology (MIT) und des National Institute of Standards and Technology in den vergangenen fünf Jahren weiter. Sie suchten nach den Genen, die für die Zellteilung unverzichtbar sind und bauten sie in das Bakterium JCVI-syn3.0 ein. Nun hat sich gezeigt: Sieben zusätzliche Gene sind erforderlich gewesen, um zu einem echten Lebenszyklus zu gelangen. JCVI-syn3A ist mit 480 Genen nur unwesentlich größer als Venters erster Versuch. Und es ist der Schlüssel zum Verständnis der Zellteilung.

Allerdings ist dieser Schlüssel nur sehr schwierig zu beobachten, weil er so winzig ist. Mehr als 100 dieser künstlichen Bakterien passen in eine einzige E. coli-Zelle und bereits winzige Kräfte reißen sie in Stücke. Um diese zarten Minimalisten untersuchen zu können, haben die Forschenden eine Kammer konzipiert, die die Zellen schützt und in der sie ernährt und beobachtet werden können.

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Ihr Ziel, ist zu verstehen, wie jedes einzelne der 480 Gene arbeitet, und welche Rolle es im Leben spielt, denn noch ist das Leben an sich eine Black Box.

Ursprünglich war die Idee hinter den Minimalorganismen, einfache Werkzeuge für die Biotechnologie zu liefern – statt Zellen mit natürlichen Funktionen und Stoffwechselprodukten umzuprogrammieren und ihnen die gewünschten Produkte abzuringen, sollten künstliche Organismen Stoffe ohne lästiges Beiwerk produzieren. Dazu sind die Winzlinge allerdings bislang zu klein, zu empfindlich und ihre Herstellung ist schlicht zu kostspielig. (jsc)