Künstliches Erbgut: "Der Rest ist Fleißarbeit"

Forscher kommen dem Ziel immer näher, das gesamte Erbgut eines komplexen Organismus nachzubauen: Inzwischen haben sie ein Drittel des Genoms der Backhefe künstlich im Labor erzeugt.

Illustration von Chromosomen

Foto: Lucy Reading-Ikkand/ Science/ DPA

Hefe macht sich gut in Bier, Brot, Kuchen - und im Labor. Denn die Backhefe soll der erste komplexe Organismus werden, dessen Erbgut künstlich hergestellt wird. Diesem Ziel ist ein internationales Forscherteam nun ein gutes Stück näher gekommen.

Bereits vor drei Jahren wurde das erste Chromosom eines Hefepilzes synthetisiert. Nun haben Forscher weitere fünf Chromosomen im Labor geschaffen. Chromosomen bestehen aus DNA, dem Molekül, auf dem die Erbinformationen gespeichert sind.

Jede Spezies hat eine bestimmte Anzahl von Chromosomen. Beim Menschen sind es 46, bei der Hefe 16. Insgesamt haben die Wissenschaftler also bereits ein Drittel des Erbguts nachgebaut, berichten sie im Fachblatt "Science" . Nun wollen sie die übrigen zehn Chromosomen synthetisieren.

Die Hefe mit dem künstlichen Genom soll als Modellorganismus helfen, biologische Prozesse gezielter zu untersuchen, sowie effizienter Substanzen wie Kraftstoffe oder Arzneien zu produzieren.

Das Forscherteam will noch in diesem Jahr das gesamte Genom der Backhefe nachbauen; es besteht aus 12 Millionen Basenpaaren. Das synthetisierte Genom soll am Ende acht Prozent kleiner sein als das natürliche Vorbild. Denn die Forscher wollen jene Erbgutteile entfernen, die für das Überleben im Labor nicht erforderlich sind. Dadurch würden die Pilze effektiver - so die Hoffnung.

Das Prinzip Baukasten

Ungewöhnlich ist das Vorgehen des Forscherteams nach dem Baukastenprinzip: Labore weltweit - in den USA, Großbritannien, Australien, China und Singapur - erzeugen einzelne Erbgutstränge, die dann zusammengesetzt werden. "Einzelne Schritte können gleichzeitig an verschiedenen Orten vervollständigt und dann am Ende vereint werden", sagt Leslie Mitchell, der ebenfalls an dem Projekt mitgearbeitet hat.

Wilfried Weber von der Universität Freiburg ist optimistisch, dass seine Kollegen Erfolg haben werden. "Die Arbeit zeigt, dass der Ansatz der Forscher funktioniert. Der Synthese weiterer Chromosomen steht nun nichts mehr im Weg. Der Rest ist im Wesentlichen Fleißarbeit."

Das große Ziel der Wissenschaftler ist es, später das menschliche Erbgut künstlich nachzubauen. Da liegt aber noch ein gutes Stück Arbeit von ihnen, denn die menschliche DNA besteht aus 3,3 Milliarden Basenpaaren. Das Projekt wird ihren Angaben zufolge auf eine Reihe menschlicher Gesundheitsfragen abzielen - darunter die Produktion menschlicher Organe sowie eine schnellere Entwicklung von Impfstoffen.

Von Walter Willems, dpa/koe