Wissenschaftlern um den Genforscher Craig Venter ist ein weiterer Schritt auf dem Weg zur künstlichen Erzeugung eines Lebewesens gelungen: Sie haben das gesamte Erbgut eines Bakteriums aus ausschließlich künstlich produzierten Bausteinen zusammengesetzt. Das Team konstruierte dazu Abschnitte der Erbsubstanz DNA im Labor und lagerte sie im Darmbakterium Escherichia coli zwischen, bis alle Teile in einer Hefezelle zusammengefügt werden konnten. In Zukunft könnten mit Hilfe dieser Technik maßgeschneiderte Mikroorganismen produziert werden, die beispielsweise Treibstoff herstellen oder giftige Abfälle abbauen.
Das Bakterium Mycoplasma genitalium, dessen Erbgut die Forscher nachgebaut haben, besitzt das kleinste bekannte Genom aller Zellen, die sich unabhängig reproduzieren und in einem Labor kultiviert werden können. Es umfasst 580.076 Basenpaare und damit ungleich viel mehr als die 32.000 Basenpaare des bis dato größten künstlich hergestellten DNA-Stücks. Um diese Größe bewältigen zu können, teilten die Genetiker die Information des Erbguts auf 101 Abschnitte auf. Jeder davon enthielt anschließend ein bis mehrere vollständige Gene, die sich am Anfang und Ende mit denen der vorhergehenden und nachfolgenden überschnitten. In den ersten Schritten des Verfahrens wurden die einzelnen Abschnitte getrennt voneinander synthetisiert und dann jeweils mit bis zu vier anderen kombiniert. Anschließend transferierten die Forscher die DNA-Stücke in die Kolibakterien.
Da das Zwischenspeicherbakterium jedoch nur eine begrenzte Menge an Fremdgenen aufnehmen kann ? Stücke bis zu einer Größe von einem Viertel des Mycoplasmagenoms ?, mussten die Genetiker auf einen anderen Organismus zur endgültigen Zusammensetzung des Erbguts umsteigen. Dazu verwendeten sie Hefezellen der Art Saccharomyces cerevisiae, da diese groß genug sind und ihre zelleigenen Proteine zudem so manipuliert werden können, dass sie die fremde DNA zusammenzufügen. Um zu überprüfen, ob das so entstandene Genom tatsächlich der Vorlage gleicht, isolierten die Forscher die DNA, analysierten sie und verglichen sie mit dem Originalerbgut von Mycoplasma genitalium. Bis auf einige “Wasserzeichen”, die Gibson und sein Team in die neue DNA eingebaut hatten, um sie vom Original unterscheiden zu können, war das Erbgut identisch. Die Forscher tauften ihr künstliches Genom Mycoplasma genitalium JCVI-1.0.
Um daraus tatsächlich ein künstliches Lebewesen zu erzeugen, müsste das Erbgut in eine lebende Bakterienzelle übertragen werden, hatte Venter bereits im Oktober gegenüber der britischen Zeitung ” The Guardian” erklärt. Er erwartet, dass das Genom dann die Kontrolle über die Zelle übernimmt und auf diese Weise ein neuer Organismus entsteht. Venter ist unter anderem wegen dieser Anstrengungen, künstliches Leben zu erzeugen, sehr umstritten.
Daniel Gibson (Craig Venter Institute, Rockville) et al.: Science, Online-Vorabveröffentlichung, DOI: 10.1126/science.115172 ddp/wissenschaft.de ? Livia Rasche
