Künstliches Leben: Mikro-Chip erschafft Gene aus DNA

Forscher haben einen Silizium-Chip entwickelt, der Gene aus DNA herstellen kann. Damit haben die Forscher den grundlegendsten Baustein des Lebens künstlich nachgebildet.

Die Methode der Forscher ist dabei relativ einfach: Sie ahmen die grundlegenden Prozesse des Lebens mit handgemachten Bauteilen nach, so Roy Bar Ziv, der die Arbeit am israelischen Weizmann-Institut leitet in einem bericht des MIT-Fachmagazins Technology Review.

Demnach sei die Kombination aus Halbleitern und „synthetischer Biologie“ ein wichtiger Schritt zur Bildung „lebender“ künstlicher Zellen. Zellen sind die Grundlage jeden Lebewesens. Sie produzieren permanent Proteine nach Bauplänen, die in ihre DNA-Sequenzen programmiert sind. Welche Menge des jeweiligen Proteins hergestellt wird, kontrollieren andere Gene in einem komplizierten Zusammenspiel. Bar Ziv nennt seinen Zellen-Chip „ein neues System, das uns erlaubt außerhalb der lebenden Zelle zu untersuchen, wie Gene an- und abgeschaltet werden.“

Dieses System bildet eine Konstruktion aus Silizium und lichtaktiven Chemikalien, die DNA in kleinen Büscheln bündelt. Ein Kapillarsystem leitet eine Flüssigkeit aus bakteriellen Zellen zu der DNA.

Das System hat so alle Zutaten, die es zur Protein-Herstellung braucht – das Material, aus dem auch Gene bestehen. So gelang es den Forschern, ein einfaches Netzwerk aus interagierenden Genen herzustellen.

Bisherige Versuche dazu waren an den giftigen Nebenprodukten gescheitert, die bei der Eiweißproduktion entstehen. Der Schlüssel zum Erfolg war Bar-Ziv zufolge daher eine Art „Abfallkanal“, der die giftigen Nebenprodukte wieder ausleitet.

Anwendung könnte das Zellsystem bei der Entwicklung diagnostischer Tests oder in der Gentechnik finden, um neue Gene zu testen noch bevor sie in lebende Zellen eingepflanzt werden.

Der nächste Schritt jedoch, so Bar-Ziv, seien komplexere Muster und größere Netze. Er hofft, irgendwann in der Lage zu sein, hunderte von verschiedenen Genen in tausenden von künstlichen Zellen auf einmal zu kontrollieren, so dass sie kommunizieren und sich gegenseitig beeinflussen – nicht anders als in einem lebenden Organismus. Das bis dahin noch ein weiter Weg ist, macht Bar-Ziv nicht aus: „Von einem Transistor zu einer Milliarde Transistoren ist man auch nicht an einem Tag gelangt“, so der Forscher.