3D-Drucker für die synthetische Biologie

Craig Venter stellt einen 3D-Drucker vor, der digitale Daten in Biopolymere verwandelt, aus denen Organismen hergestellt werden können

Craig Venter ist einer der Pioniere der synthetischen Biologie, der die Erfindung neuen biologischen Lebens mit allen möglichen Mitteln vorantreiben will. Jetzt hat Venter, der durch den Wettlauf zur Entzifferung des menschlichen Genoms weltweit bekannt wurde, weil er dies mit seinen Methoden schneller und billiger als das internationale Humangenomprojekt war (Speed matters), eine Maschine vorgestellt, mit der sich angeblich biologische Bausteine wie Gensequenzen oder Proteine ausdrucken lassen.

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Venter hatte mit seinem Institut bereits 2003 im Rahmen seines Minimalgenomprojekts den ersten künstlichen Virus zusammengebaut. Die Vision war, ein Grundgerüst herauszufinden, das lebens- und reproduktionsfähig ist, und es dann mit beliebigen Eigenschaften bzw. Genen als Arbeitsmaschine für alle möglichen Zwecke nach dem Baukastenprinzip aufzurüsten. 2007 gelang es, das Genom eines Bakteriums in ein anderes einzubauen und dort zu "booten". 2008 soll gelungen sein, das erste Genom eines Bakteriums herzustellen oder zu reproduzieren bzw. reengineeren.

Unklar ist oft, wie viel Bluff hinter diesen Entwicklungen steckt, Venter ist auch ein begnadeter Verkäufer seiner Ideen, kann Investoren überzeugen und seine Artikel in den wichtigsten Wissenschaftsmagzinen wie Science unterbringen. "Dies ist der erste selbst-replizierende Organismus auf der Erde, der einen Computer als Eltern hat", verkündete Venter 2010.

2011 erfolgte ein weiterer Durchbruch. Die Wissenschaftler um Venter haben in eine entkernte Bakterienzelle das künstlich hergestellte Genom einer anderen Bakterienart eingefügt und dort zum Laufen gebracht: Die Zellen produzierten nur Proteine des Bakteriums, dessen Genom künstlich nachgebaut wurde (Der nächste Schritt zur Gottwerdung).

2016 stellte Venter die Konstruktion eines Genoms mit einer minimalen Zahl von Genen vor. 437 Gene soll diese kleinste lebende Maschine haben, die den Namen Syn 3.0 trägt, ein paar Gene weniger, als der kleinste bekannte Organismus, das Bakterium Mycoplasma genitalium, besitzt. Allerdings mussten die Wissenschaftler einräumen, dass sie mindestens bei einem Drittel der nach Versuch und Irrtum selektierten Gene deren Funktion nicht kennen - und auch nicht die Wechselwirkungen abschätzen können.

Venter, der auch mit dem Versprechen der Lebensverlängerung durch Gentechnik Geschäfte machen will und 2014 eine entsprechende Firma gegründet hat, treibt auch sonst die Fantasie voran. So spekulierte bereits über eine Kolonisierung des Mars mit künstlichen Organismen, die aus der Ferne mit auf den Mars geschickten 3D-Druckern ausgedruckt werden könnten. "Biologische Teleportation" nannte er das, worüber er mit dem anderen technischen Träumer Elon Musk viel gesprochen habe. Man könne auch Organismen von anderen Planeten auf der Erde reproduzieren, indem deren Genome zur Erde gebeamt werden, spekulierte er.

Venters Konverter oder Drucker. Bild: Venter/nature biotechnology

Seine neue Maschine, die er einen digital-biologischen Konverter (DBC) nennt und die er mit seinem Team in "nature biotechnology" vorstellte, soll die erste Maschine sein, an die Gensequenzen über das Internet oder Funkwellen geschickt werden können und die dann aus den DNA-Bausteinen, den Basen G, T, C und A, ferngesteuert und auf Nachfrage hin Biopolymere wie genetische Sequenzen, RNA-Moleküle, Proteine oder Virenteile automatisch ausdruckt. Statt der Tintenpatronen, die normale Drucker verwenden, werden Flaschen mit Chemikalien benutzt. So sei es gelungen, mit den gedruckten Bausteinen funktionale Teile von H1N1-Grippeviren oder Bakteriophagen wie ΦX174 mit 5.386 Basenpaaren herzustellen.

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Im Artikel machen Venter et al. kein Geheimnis daraus, dass es ihnen um ein neues Geschäftsmodell im Bereich der synthetischen Biologie geht. Man müsse die Produktionszeiten verkürzen und den Herstellungsprozess für "biologisches Material" vereinfachen. Tragbare Maschinen könnten auch die personalisierte Medizin voranbringen. Der DBC sei eine Prototype, der die technische Möglichkeit einer "vollständig automatischen On-Demand-Herstellungstechnik für biologische Forschung und Produktion" demonstriert. (Florian Rötzer)

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