Synthetische Biologie: Fluch oder Segen?

Gentechnik ist nach wie vor ein kritisch beäugtes Thema, aber im Gegensatz zum folgenden Thema ist Gentechnik so, als würde man Duplo-Bausteine mit den Möglichkeiten eines Minecraft vergleichen. Die Rede ist von der synthetischen Biologie, welche viele Möglichkeiten, aber auch Risiken in sich vereint.

Was ist synthetische Biologie?

Die synthetische Biologie ist ein Fachgebiet, welches viele naturwissenschaftliche Grenzbereiche streift oder miteinbezieht. So kann sie irgendwo im Bereich der Molekularbiologie, organischen Chemie, Ingenieurwissenschaften, Nanobiotechnologie und Informationstechnik verortet werden. In der synthetischen Biologie arbeiten daher Biologen, Chemiker und Ingenieure Hand in Hand, um biologische Systeme zu erschaffen, die so in der Natur nicht vorkommen. Wie so oft bei hochkomplexen Themen gibt es auch hier bis dato nur eine sehr breitgefächerte, ungenaue Definition. Eine Definition, die eine Expertengruppe im Auftrag der EU im September 2014 aufgestellt hatte, lautet folgendermaßen:

„SynBio is the application of science, technology and engineering to facilitate and accelerate the design, manufacture and/or modification of genetic materials in living organisms.“

Die synthetische Biologie ist ein sehr neues Betätigungsfeld und bis dato noch weitgehend Grundlagenforschung. Eine große mediale Aufmerksamkeit erfuhr dieses Gebiet im Jahre 2010 als es dem Biochemiker Craig Venter gelang, ein Genom zwischen zwei Bakterien zu pflanzen. Kurzerhand deklarierte Venter das Ergebnis als künstliches Leben – eine maßlose Übertreibung, die aber zumindest medial für jede Menge Furore sorgte.

Top-down oder Bottom-up?

In der synthetischen Biologie werden Methoden der Gentechnik verwendet, aber deutlich erweitert. Es geht nicht nur um den Transfer einzelner Gene, sondern Ziel ist die Erzeugung kompletter künstlicher Biosysteme. Dafür werden nicht nur in der Natur vorkommende Gene isoliert und in andere Organismen verpflanzt, sondern auch komplett neuer genetischer Code mittels Computersoftware entworfen und anschließend im Labor nachgebaut. Es geht um nicht weniger als die Erschaffung künstlichen Lebens für verschiedene Zwecke, darunter natürlich auch für die industrielle Verwertung.

Hierbei haben sich zwei unterschiedliche Konzepte herauskristallisiert: Das Top-down-Verfahren und das Bottom-up-Verfahren. Bei beiden Verfahren werden neue Organismen geschaffen, nur der Ansatz ist jeweils unterschiedlich. Das Top-down-Verfahren stellt dabei den behutsameren Weg dar, bei dem Zellen nicht grundsätzlich neu erschaffen oder komplett umgebaut werden. Organismen werden auf ihr funktionales Grundgerüst reduziert, quasi auf die Minimalkonfiguration, die benötigt wird, um ein System am Laufen zu halten. In diesem Fall auf ein Minimalgenom, welches quasi als Blaupause oder Grundgerüst für weitere Anpassungen dient. Es geht um eine Art biologischen Baukasten, bei dem ein Grundgerüst beliebig mit sogenannten BioBricks erweitert werden kann, um zusätzliche Funktionalitäten zu gewährleisten.

Im wesentlich radikaleren Bottom-up-Verfahren sollen hingegen biologische Systeme von Grund auf neu erzeugt werden, quasi etwas Neues geschaffen werden, was es bisher in der Natur noch nicht gibt. Dabei wird in der Natur vorkommendes Erbgut komplett künstlich hergestellt, so dass diese Erbgutabschnitte bzw. die benötigten Stoffwechselprozesse dann nach Baukastenprinzip beliebig miteinander kombiniert werden können. Erste Erfolge konnten hierbei bei der Erstellung von Viren unter Laborbedingungen erzielt werden.

Was man sich erhofft und der Realitätscheck

Für die synthetische Biologie wird ein Riesenaufwand betrieben, was daran liegt, dass sowohl Wissenschaft als auch und Industrie die synthetische Biologie als große Chance für unterschiedlichste Bereiche wie Medizin, Landwirtschaft, Chemie oder Energieerzeugung ansehen. Das Erzeugen von neuartigen Medikamenten für die Behandlung von schwer heilbaren Krankheiten oder die Herstellung von Biokraftstoffen, die Öl und Benzin obsolet machen, sind beispielsweise entsprechend große Visionen. Auch die synthetische Herstellung von Stoffen, die in der Natur sehr selten sind, aber nichtsdestotrotz in großen Mengen benötigt werden, ist ein Anwendungsgebiet, bei dem man ein großes Potential sieht. Last but not least die Herstellung von genetischem Material mit gewünschten Eigenschaften, bspw. Saatgut mit bestimmten Resistenzen. Nachdem sich allerdings mehrere Firmen bei der Herstellung von synthetischen Biokraftstoffen ordentlich verhoben hatten, musste man akzeptieren, dass sich die praktische Umsetzung meist deutlich schwieriger gestaltet, als ursprünglich angenommen, so dass sich viele Firmen wieder weniger ambitionierten Projekten widmen, beispielsweise der Herstellung von synthetischen Fasern oder Enzymen für industrielle Prozesse.

Kritik

Die synthetische Biologie wird misstrauisch beäugt und häufig als extreme Form der Gentechnik betrachtet, die wiederum selbst alles andere als frei von Kritik ist. Dass bisher gesetzliche Regelungen oder Kontrollen in diesem Bereich fehlen, sorgt für zusätzliches Misstrauen. Wie sich Lebewesen mit künstlichem Genom in der Natur verhalten und ob es zu unvorhersehbaren Wechselwirkungen kommen kann, die empfindliche Ökosystem womöglich aus dem Gleichgewicht bringen könnten, lässt sich nur schwer vorhersagen. Entsprechend birgt das Entweichen von synthetischen Organismen aus dem Labor ein nicht zu unterschätzendes Gefahrenpotential.

Darüber hinaus werden durch die synthetische Biologie ethische Fragen aufgeworfen. Da es hier auch darum geht, Leben verwertbar und patentierbar zu machen, muss hier auch zwangsläufig die Frage nach der Definition von Leben gestellt werden und ob das vom Menschen durch synthetische Biologie Erschaffene lebendig ist und als Lebewesen gilt.

Die synthetische Biologie steckt zwar noch in den Kinderschuhen, aber sie wird unser Leben zukünftig immer mehr beeinflussen. Da aber die Gefahren nicht von der Hand zu weisen sind, sind gesetzliche Kontrollen und Regularien für die Arbeit in diesem Gebiet dringend erforderlich.