Synthetische Biologie: Neuartige Wirkstoffe aus der Werkstatt des Lebens

Die Produktion von Wirk- und Naturstoffen erfolgt heutzutage vorwiegend auf chemischem Weg oder durch Extraktion aus Pflanzen und Mikroorganismen. Die synthetische Biologie könnte hierzu zukünftig eine vielversprechende Alternative bieten, indem sie einzelne Zellbausteine synthetisch herstellt und geschickt zusammenbaut, so dass Wirk- und Naturstoffe auf synthetischem Weg hergestellt werden. Die Zellbausteine, Enzyme genannt, können beliebig kombiniert werden und bergen ein enormes Potenzial für die Naturstoffsynthese, die in biologischen oder chemischen Systemen begrenzt ist. In der synthetischen Biologie werden Naturstoffe spezifisch und mit hoher Rate durch Biomoleküle ohne die Zuhilfenahme von lebenden Organismen gebildet. Hierdurch würde nicht nur die Umwelt geschont, sondern es könnten auch ganz neuartige Substanzen mit herausragenden Eigenschaften erzeugt werden. Im Rahmen des EFI-Projekts „Synthetische Biologie“ werden experimentelle Techniken aus den Lebenswissenschaften, der Physik und den Ingenieurwissenschaften u.a. mit Computersimulationen biologischer Systeme verknüpft, um neuartige Produktionssysteme für Wirk- und Naturstoffe zu entwickeln. Die computergestützte Biologie bietet hierbei die Möglichkeit, Proteine mit spezifischen Eigenschaften am Computer gezielt zu designen. Wie funktionieren solche Ansätze? Wie können diese Prozesse optimiert werden? Auf welche biophysikalischen und biochemischen Grundlagen kann zurückgegriffen werden? Was sind die Ziele des Projekts und wie ist die Zukunftsvision dieser Technik?