Im Grenzgebiet von Biologie, Molekularbiologie, Chemie, Ingenieurwissenschaften, Biotechnologie und Informationstechnik entwickelt sich derzeit ein neues Forschungsgebiet, die Synthetische Biologie. Wissenschaftler der verschiedenen Disziplinen arbeiten dabei zusammen, um biologische Systeme mit neuen, definierten Eigenschaften zu entwickeln. Dabei sollen die Systeme nicht nur künstlich generiert bzw. nachgebaut, sondern kreativ gestaltet und mit Komponenten ausgestattet werden, die in der Natur in dieser Form bisher nicht vorkommen.

Die Synthetische Biologie versucht daher, breit einsetzbare Methoden und Technologien zu entwickeln und zu standardisieren, um ingenieurwissenschaftliche Prinzipien in die Biologie zu übertragen. Zusammenfassend kann man Synthetische Biologie als Design und Zusammenführung von synthetischen biologischen Einheiten definieren, wobei nicht nur angestrebt wird einige der charakteristischen Merkmale eines Organismus zu verändern, sondern gezielt darauf hingearbeitet wird, neue Systeme zu erschaffen, deren Eigenschaften hauptsächlich vom Menschen entworfen werden. Dabei geht es vor allem um die Übertragung der biologischen Analysen hin zum synthetischen System. Der Biologe wird damit zum Designer neuartiger Moleküle, ganzer Zellen, bis hin zu Geweben und Organismen.

Die Synthetische Biologie verfolgt unter anderem die folgenden Strategien:

• Integration von künstlichen, biochemischen Systemen in lebende Organismen, um diese mit neuen Eigenschaften zu versehen (Genetische Schaltkreise),
• Schrittweiser Aufbau von biologischen Systemen aus künstlichen Molekülen, um somit – entsprechend den biologischen Vorbildern – „lebensfähige“ Organismen zu kreieren (Protozellen),
• Reduktion eines biologischen Systems auf die minimal notwendigen Komponenten, um somit eine „Hülle“ (= Chassis) zur Verfügung zu stellen, welche mit austauschbaren Bausteinen (= „BioBricks“) in neuartigen Funktionsvarianten bestückt werden kann (Minimalgenome),
• Suche nach alternativen chemischen Systemen: durch den Einsatz von atypischen Substanzen sollen Systeme mit gleichen biologischen Funktionen – quasi in einer Parallelwelt – innerhalb von Zellen nachgebaut werden (Orthogonale Biosysteme).

Mit Synthetischer Biologie selbst werden derzeit viele Herausforderungen, aber auch viele Hoffnungen verbunden. Unter anderem sollen durch sie neuartige Möglichkeiten für die Entwicklung von neuen und verbesserten Diagnostika, Impfstoffen und Medikamenten eröffnet werden. Ebenso ist der Einsatz für Biosensoren, Wasserstoffzellen, neuartige Zellbiofabriken, neue Biomaterialien und Biobrennstoffe (z.B. Produktion von Ethanol oder Wasserstoff) denkbar. Anwendungen erstrecken sich weiterhin auf den Einsatz von Mikroorganismen zur Umweltsanierung, auf die Entwicklung programmierbarer Zellen oder die Gewinnung synthetischer Viren in der Gentherapie oder neuartige Lebensmittelinhaltsstoffe.

Weitere Informationen

• Gemeinsame Pressemitteilung der Deutschen Forschungsgemeinschaft, acatech und Leopoldina: Synthetische Biologie – Chancen und Risiken, 2009 (pdf | 480 KB)
• Statement des Präsidenten der Deutschen Forschungsgemeinschaft, Professor Dr.-Ing. Matthias Kleiner, anlässlich der Pressekonferenz „Synthetische Biologie“, Juli 2009 (pdf | 21 KB)
• Statement des Präsidenten der Leopoldina, Nationale Akademie der Wissenschaften, Professor Dr. Volker ter Meulen, anlässlich der Pressekonferenz „Synthetische Biologie“, Juli 2009 (pdf | 44 KB)
• Statement des Präsidenten der acatech, Deutsche Akademie der Technikwissenschaften, Professor Dr. Reinhard Hüttl, anlässlich der Pressekonferenz „Synthetische Biologie“, Juli 2009 (pdf | 23 KB)