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Erde|Umwelt Gesundheit|Medizin

Bakterien vollbringen Höchstleistungen

Amerikanische Forscher konnten das Bakterium Escherichia Coli gentechnisch so verändern, dass es Wirkstoffe in Höchstgeschwindigkeit produziert. Sie erzeugten dabei mehr als zehn Milliarden Veränderungen im Erbgut des Bakteriums in nur drei Tagen und fischten diejenigen Bakterien gezielt heraus, die die größte Menge des gewünschten Wirkstoffs produzierten. Die Forscher konnten mit dieser Methode die Geschwindigkeit, mit der das Bakterium Wirkstoffe produziert, bis um das Fünffache steigern.

E. Coli ist ein Bakterium, das im menschlichen Darm vorkommt. Es wird aber auch in der Industrie zur Herstellung von Eiweißen wie dem menschlichen Insulin eingesetzt. Durch das Einschleusen von menschlichen Genen in das Erbgut von E. Coli entstehen Stoffe, die identisch zu jenen sind, die der Mensch selbst produziert. In ihrer Studie führten die Forscher drei Gene in das Erbgut von E. Coli ein, so dass dieses den Wirkstoff Lycopin produziert ? ein Antioxidans, das in hohen Konzentrationen in Tomaten vorkommt. Antioxidantien unterstützen die Körperabwehr, sagen Mediziner. Harris Wang und seine Kollgen identifizierten dann 24 Genregionen im Erbgut von E. Coli, die vermutlich die Effizienz der Lycopinproduktion beeinflussen. Mit einer neuen Methode, genannt MAGE für Multiplex Automated Genome Engineering, veränderten sie diese Genregionen, indem sie DNA-Stücke ins Erbgut des Bakteriums einschleusten.

„In nur drei Tagen konnten wir 14,2 Milliarden Mutationen erzeugen“, berichten die Wissenschaftler. Das veränderte E. Coli-Bakterium konnte auf diese Weise fünfmal mehr Lycopin produzieren als der ursprüngliche Mikroorganismus. Die genetische Veränderung von Bakteriengenomen auf diese Weise zählt zum Standard unter Medizinern, doch konnten bisher immer nur einzelne Gene manipuliert werden. Durch das gleichzeitige Verändern von mehreren Genen konnten die Forscher so viele verschiedene E. Coli -Varianten erzeugen wie noch nie und schließlich diejenigen herauspicken, die am meisten Lycopin herstellten. Die Methode werde wahrscheinlich auch mit anderen Arten von Bakterien funktionieren, berichten die Wissenschaftler. Damit ließen sich viele Arzneistoffe bis hin zu Biokraftstoffen in großer Menge produzieren.

Harris Wang (Harvard Medical School in Boston) et al.: Nature, doi:10.1038/nature08187 ddp/wissenschaft.de ? Stefanie Strauch
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