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Biotechnologie Die nächste Revolution kommt aus dem Labor

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Biotech und Infotech werden eins

Amsilk arbeitet daran, die Spinnenseideproduktion zu skalieren und so die Kosten zu senken, um irgendwann den begehrten Stoff profitabel herzustellen. Die Chancen stehen gut. Denn nicht nur die Kosten für die Sequenzierung fallen. Die DNA, die Programmiersprache des Lebens, verbindet sich nun auch mit schnellen Computern und künstlicher Intelligenz: Biotech und Infotech werden eins.

Forscher der Harvard-Universität haben das erst vergangene Woche in einem unglaublich klingenden Experiment veranschaulicht. Sie übersetzten ein digitales Video von einem galoppierenden Pferd Bit für Bit in die Sprache der DNA. Nach der Sequenz aus Nullen und Einsen bauten sie eine Kombination aus den vier Genbuchstaben A, T, G und C zusammen und schleusten sie in ein Bakterium ein, wo die Kunst-DNA Teil des Lebewesens wurde. Später lasen sie mit einem Sequenziergerät die DNA aus und übersetzten sie zurück in die Sprache der Einsen und Nullen. Auf dem Monitor erschien wieder das Pferdevideo.

Auf einer solchen biologischen Festplatte können atemberaubend viele Informationen gespeichert werden: Ein Gramm DNA fasst 215 Petabytes, so viel wie ein 645 Kilometer hoher Turm aus CDs. Und sie hält Tausende von Jahren. Sogar Microsoft baut darum schon an einem Speicher aus DNA.

Den größten Nutzen wird die Verschmelzung von IT und Biotech aber bringen, wenn Forscher Zellen in Fabriken verwandeln, deren Funktionen sich umbauen lassen, je nach Bedarf. MIT-Forscher Knight entwickelte dazu vor 15 Jahren BioBricks – Genbauteile, die in Zellen bestimmte Abläufe aktivieren wie Schalter in einem Elektronikbaukasten für Kinder. Etwa genetische Verstärker, die bei bestimmten Bedingungen die Produktion eines Moleküls ankurbeln.

Im Studentenwettbewerb Igem benutzen Teams aus aller Welt jedes Jahr diese Legosteine des Lebens, um neue Biomaschinen zu entwickeln: Bakterien etwa, die leuchten und die das Start-up Glowee bald für futuristische Beleuchtungen von Häusern einsetzen will; Detektivzellen, die sich verfärben, wenn sie Arsen im Wasser entdecken; molekulare Schalter, die Krebszellen ausknocken. Oder Algen, die Öl herstellen.

Für Letztere interessiert sich ganz besonders der Ölkonzern ExxonMobil. 600 Millionen Dollar will er in Craig Venters Start-up Synthetic Genomics investieren, um Treibstoff aus Designeralgen zu pressen. Zahlreiche derartige Versuche gingen in den letzten 15 Jahren zwar schief, die Start-ups pleite. Aber im Juni meldete Synthetic Genomics, dass die Forscher die Ölernte aus Algen mehr als verdoppelten. Damit sind die Kalifornier der Marktreife deutlich näher gekommen.

Venters Team machte sich eine Technik zunutze, die die Welt der Biologie seit 2012 im Sturm erobert hat: Crispr-Cas9. Mit ihr ist es kinderleicht, einzelne Buchstaben oder ganze Gene in der DNA zu schneiden, Erbgut zu edieren wie einen Film. Entstanden ist sie unter anderem in den Laboren von George Church an der Harvard University in Cambridge. Hier, an Dutzenden Tischen und Regalen voller Reagenzgläser, Zentrifugen und Chemikalien, unternehmen Molekularbiologen die kühnsten Experimente.

Darauf deutet schon ein surreales Porträt von Church hin, das in seinem Sekretariat hängt. Es zeigt einen Mann mit braunem Zauselbart, zerwuschelter Frisur und – Stoßzähnen im Gesicht. Church will das Mammut auferstehen lassen wie die Forscher in „Jurassic Park“ die Dinosaurier. Dazu möchte er Gene aus Mammutmumien in Elefanten einbauen. Über Generationen sollen so aus Elefanten Zotteltiere werden. Auch zahllose wertvolle Nutzpflanzen, hofft er, ließen sich wieder zum Leben erwecken.

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