BioBricks

Bereits Mitte der 1990er Jahre entdeckt der Forscher Tom Knight am M.I.T.[1] das Potenzial der Biologie, insb den Anwendungsbereich von Genbausteinen. In Zusammenarbeit mit Randy Rettberg beginnt er mit seinen Studien im eigens in das »MIT Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory« integrierten »Biology Lab«. Die Grundidee ist, biologische – also lebende – Zellen, wie Computerchips zusammenzusetzen. Um diese Vision umsetzen zu können, sind die Gene als Kernbestandteile einer Zelle zu standardisieren. So haben sie das Konzept der »standardisierten BioBricks«[2] entwickelt und eine BioBrick-Datenbank aufgebaut. Die bibliographisch kategorisierten und digitalisierten BioBricks sollen modular zusammenpassen, wobei jedes einzelne Genmodul dem Organismus spezielle Fähigkeiten verleihen soll. Die bevorzugte Vorgehensweise ist, die neuen »parts« in lebende Zellen, wie va das E. coli, einzubringen, um so neue, (künstliche) Lebensformen zu schaffen.

Bildergebnis für Giant Jamboree 2017 Abb 138: iGEM 2016 mit 5.600 Teilnehmern aus 42 Ländern.[3]

Das »BioBrick Public Agreement« basiert auf einer Verzichtserklärung, keine Eigentumsrechte gegen Benutzer* von in den Katalog bzw die Bibliothek eingetragenen biologischen Standardteilen geltend zu machen. Der Katalog aller bislang erzeugten – oder doch erfundenen im patentrechtlichen Sinne von aufgefundenen – BioBricks ist im Internet unter aufzufinden.[4] Die Registratur[5] wird von einer Stiftung[6] betrieben. Zum Gutteil sind die BioBricks nicht nur in der Datenbank erfasst, sondern auch qualitativ beschrieben. Im Rahmen der iGEM[7] werden seit 2003 die jew neuesten BioBricks in Teamarbeit erprobt. Was als Sommerkurs am M.I.T. begonnen hat, ist heute eine internationale universitäre Vorzeigeveranstaltung, das zwar unter dem Motto: „Wir erfinden die Zukunft“ abläuft, die alle wesentlichen Aspekte einer bioethisch vertretbaren, zu unterstützenden und förderungswürdigen Forschung beherzigt:

COMPETITION (Wettbewerb)

EDUCATION (Bildung)

TEAMWORK (Projektarbeit in Gruppen)

TECHNOLOGY (SynBio)

SAFETY & SECURITY (Safety/Unfallvermeidung, Security/Kriminalprävention)

ENTREPRENEURSHIP (Unternehmergeist etwa in Bezug auf Startups)

RESPONSIBILITY (Verantwortungsvoller Umgang mit der Materie)

COMMUNITY (iGEM: dzt 16.000 Mitglieder aus 30 Nationen)

SHARING (Austausch von Know-how und Publikation der Resultate)

Abb 139: iGEM 2016 Teams,[8]

Der freie Zugriff auf die Open-Source-BioBricks-Datenbank wird der weltweit wissenschaftlich tätigen DIY-Bio-Bewegung kostenlos zur Verfügung gestellt. BioBricks sind somit gemeinfrei,[9] was bedeutet, dass sie grds keiner Nutzungseinschränkung unterliegen. Aus juristischer Perspektive eröffnen dadurch immaterialgüterrechtliche Problemfelder, aus ökologischer Sicht stellen sich Fragen hins Biosafety und Biosecurity.

BioBrick-Teile sind DNA-Sequenzen, die einem Restriktionsenzym-Assemblierungsstandard entsprechen. Diese Bausteine werden verwendet, um größere SynBio-Schaltkreise aus einzelnen Teilen und Kombinationen von Teilen mit definierten Funktionen zu konstruieren und zu synthetisieren, die dann in lebende Zellen etwa von E. coli eingebaut werden, um neue biologische Systeme aufzubauen. Beispiele für BioBrick-Teile umfassen Promotoren, ribosomale Bindungsstellen (RBS), codierende Sequenzen und Terminatoren. Ein BioBrick ist ein standardisierter SynBio-Baustein, der aus einer zirkulären DNA, dem Plasmid, besteht und für eine Struktur mit einer exakt vordefinierten Funktion codieren soll. BioBricks sind über ein gemeinsames Interface leicht kombinierbar und lassen sich demnach in einem E. coli als Zielorganismus problemlos verschalten.

Drei Komplexitätsebenen, wobei simple Bausteine (parts) zu einem komplexen Device werden, das wiederum ein System bzw eine Systemeinheit bildet.

  • Part (einfacher Baustein)[10]
  • Device[11]
  • Systemeinheit[12]

Unzählige Kombinationsmöglichkeiten werden durch die jew potentielle Funktionsvarianz potenziert. Die bekannten Bausteine werden im vorhandenen Repository (Baukasten) vermerkt. Jedes Jahr versuchen die iGEM-Teams im Rahmen eines Sommer-Campus am M.I.T. die gewünschten Eigenschaften zu verschalten. Fehlende Bausteine werden im Repository erstellt und für nachfolgende iGEM-Generationen in einer Open-Source-Bibliothek zur Verfügung gestellt.[13],[14]

  1. Massachusetts Institute of Technology (MIT, deutsch Institut für Technologie Massachusetts). ↑
  2. BioBricks sind standardisierte DNA-Sequenzen. ↑
  3. Quelle: iGEM, Url: http://2016.igem.org. ↑
  4. http://www.BB.org ↑
  5. Registry of Standardizes Biological Parts. ↑
  6. BioBricks Foundation established as public benefit organization (Deutsch: »gemeinnützige Stiftung«). ↑
  7. iGEM – Iinternational Genetically Engineered Machine Competition. Internationaler SynBio Wettbewerb für studentische Arbeitsgruppen, ausgetragen am MIT. ↑
  8. Quelle: iGEM unter Verwendung von Google My Maps. ↑
  9. Gemeinfreiheit; en: open domain. ↑
  10. Promotor oder die Sequenz eines Enzyms. ↑
  11. Kombinationeinzelner Parts, wie Promotor, Enzym und Terminator. ↑
  12. Etwa die Produktion eines Proteins mittels einer Chemikalie als hochkomplexe Aufgabe. ↑
  13. Registry of Standard Biological Parts. ↑
  14. http://parts.igem.org/Main_Page ↑