BiohackingGene, die Bastelmasse der Biohacker

Erbanlagen verändern und Lebewesen neue Fähigkeiten verleihen – das war die Domäne von Profi-Genetikern. Heute kann das fast jeder. Wie riskant ist Biohacking? von Sascha Karberg

Biohacking Genspace Petrischale SXSW

Malen mit Bakterien. Auf der South-by-Southwest-Konferenz (SXSW) in Austin, Texas, hatten die New Yorker Hobby-Genetiker von Genspace einen Stand, an dem jeder mit der Zucht von E.coli-Bakterien experimentieren konnte.  |  © Dagny Lüdemann

Einige Gene aus dem Glühwürmchen zu nehmen, sie zu verändern und so ins Erbgut einer Pflanze einzubauen, dass sie kräftig leuchtet, das klingt nach High-Tech-Forschung. Doch es sind nicht Profi-Wissenschaftler, die diese Idee nun verwirklichen wollen, sondern eine Gruppe von Hobby-Gentechnik-Freaks. Seit gut einer Woche werben sie auf der Crowdfunding-Plattform Kickstarter für ihre Idee. Wer fünf Dollar spendet, soll später einen Aufkleber erhalten, für 40 Dollar gibt es Samen der Leuchtpflanze. Mehr als 200.000 Dollar haben die Initiatoren aus den USA, Israel, Österreich und Großbritannien schon eingeworben.

Die Hobbyforscher sind nicht allein. Außerhalb von Universitäten entwickelt sich zurzeit eine Szene, die mit dem genetischen Code ähnlich spielerisch und kreativ umgeht wie Computerhacker in den 1970er Jahren mit Programmiersprachen. Sie nennen sich Biohacker und tragen die Techniken zum Verändern von Erbgut aus den Universitäten in Heimlabors in Kellern und Küchen. Möglich ist das, weil die in den 1980er Jahren entwickelten Biotechniken inzwischen so einfach zu handhaben und billig auszuführen sind.

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Manche wichtige Geräte, etwa zum Vervielfältigen von DNA, ersteigern die Tüftler billig bei eBay, andere bauen sie in echter Do-it-yourself-Manier einfach nach, beispielsweise eine Zentrifuge aus einem kleinen Bohrer. Enzyme und andere molekularbiologische Werkzeuge bestellen sie bei Dienstleistern für wenige Hundert Euro.

Getragen wird die Bewegung vor allem von enthusiastischen Studenten, die am iGEM-Wettbewerb (international Genetically Engineered Machine) teilgenommen haben, der jedes Jahr am Massachusetts Institute of Technology in Cambridge, USA, stattfindet. Innerhalb eines Sommers statten Studententeams Bakterien mit modulartig standardisierten Erbgutstücken aus und verleihen ihnen neue Fähigkeiten, wie zum Beispiel in verschiedenen Farben zu leuchten, Gerüche zu produzieren oder Gifte zu detektieren.

Häufig haben die Teilnehmer kaum Vorkenntnisse in der Genforschung und viele Ideen der Teams scheitern auch. Dennoch lassen sich jährlich Tausende von Studenten von der euphorischen Stimmung des Wettbewerbs anstecken und gründen in Boston, Baltimore, Amsterdam und Paris und anderen Städten Biohacker-Labore, um Ideen zu verfolgen, die in Universitäten und Firmen keinen Platz finden.

Bei Genspace in Brooklyn bei New York lassen die Biohacker beispielsweise Ballons in den Himmel steigen, um in großer Höhe Luftproben zu nehmen und darin nach bislang unbekannten Bakterien zu suchen. Und im Biohackerlabor Biocurious im kalifornischen Sunnyvale, südlich von San Francisco, hat Patrick D’haeseler aus Tintenstrahldrucker-Technik einen Bioprinter gebastelt. 

Vorerst hat er damit nur ein grünlich leuchtendes Graffito aus Bakterienzellen auf eine Petrischale gedruckt – "I love Biocurious". Doch D’haeseler, hauptberuflich Bioinformatiker an den Lawrence Livermore Laboratories in San Francisco, will mit der Technik irgendwann blätterähnliche künstliche Organe drucken, mit denen sich Sonnenenergie gewinnen lässt.

D’haeseler ist auch am Leuchtpflanzenprojekt beteiligt. In dem Gemeinschaftslabor von Biocurious, das 2011 gegründet wurde, soll der unscheinbaren, aber von Biologen schon für viele Genversuche benutzten Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana) eine Reihe von Genen eingesetzt werden, um sie zum Leuchten zu bringen. Die Gene aus dem Glühwürmchen müssen dafür an die Pflanze angepasst werden. Dieses Gendesign findet jedoch zunächst nicht im Labor, sondern am Computer statt – mithilfe einer Software namens Genome Compiler von der gleichnamigen Firma von Omri Amirav Drory, einem der Köpfe hinter dem Leuchtpflanzenprojekt.

Israelische Programmierer schreiben Erbgut-Code

Drorys Start-up sitzt im Land der biblischen Schöpfung, an einer lärmenden Hauptverkehrsstraße in Tel Aviv, in drei kleinen Büroräumen im zweiten Stock eines Wohn- und Bürogebäudes. So wie Computerhacker in Editoren Computercode schreiben, schreiben Biohacker mit Genome Compiler Erbgut-Code.

Die Benutzung ist kostenlos, jeder kann das Programm herunterladen. Bezahlen müssen Profi-Forscher oder Biohacker erst, wenn die Erbgutstücke tatsächlich produziert werden sollen, die sie am Bildschirm per Mausklick virtuell zusammengesteckt haben wie ein Hobby-Eisenbahner seine H0-Schienenstrecken. Das fertige DNA-Stück bestellt Genome Compiler bei spezialisierten Firmen. Bis vor Kurzem war das ein teurer Spaß. Doch inzwischen ist der Preis pro DNA-Baustein auf einen Vierteldollar gefallen. (Immer noch ein stolzer Preis für Erbgutstücke aus 10.000 Bausteinen, wie sie Drory und Co. für ihre Leuchtpflanze benötigen.)

Leserkommentare
    • RoH
    • 04. Mai 2013 23:41 Uhr
    1. Schade

    Hätte gerne die 40 Dollar gespendet, aber für die Samen gilt "Ships within the US only".
    Dabei könnte man mit leuchtenden Arabidopsis super Akzente im Garten setzen oder die Beete einfassen.

    Aber im Ernst:
    Die Gentechnik ist kein Allheilmittel. Aber sie bietet Lösungen für Probleme, für die es bisher keine oder nur deutlich schlechtere Lösungen gab.
    So etwa die Phytophthora-resistente gv-Kartoffel, die den Kartoffelanbau so viel nachhaltiger machen könnte, deren Zulassung BASF aber zurückziehen musste, weil der Anbau solcher Pflanzen in Europa aus rein politischen Gründen unmöglich ist.
    Eine Technik, die hier entwickelt wurde, zieht sich so Stück für Stück aus Deutschland zurück. Und die Wissenschaftler folgen ihr. Wir vergeben große Chancen.

    Währenddessen kann man selbst bei uns Sympathien für die Szene der Biohacker feststellen. Was hätten wir hier schon für Kommentare lesen können, wenn einer der einschlägig bekannten Firmen mit der Idee von "Glowing Plants: Natural Lighting with no Electricity" gekommen wären.

    Aber vielleicht können sie helfen, Vorbehalte gegen die Gentechnik abzubauen, sodass auch wir hier ihre Möglichkeiten irgendwann doch noch nutzen können.

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    • Gibbon
    • 05. Mai 2013 18:12 Uhr

    Wenn BASF hier phytophteraresistente Kartoffeln anbauen würde, hätten wir in ein paar Jährchen wieder dasselbe Problem: keine Resistenz hält ewig, schon gar nicht in einer Landschaft mit Monokulturen. Das ist ein viel zu großer Selektionsdruck für die Schädlinge als das die sich das entgehen lassen würden (egal ob Mikroorganismen, Insekten oder Pilze). Währenddessen krallen sich ein paar große Unternehmen Patente auf Leben und binden die Bauern an ihre Produkte. Nein danke!

  1. Es gehört schon einiges an Durchhaltevermögen zu solchen Projekten. Denn: Ganz so einfach, wie es der Artikel sugerriert, ist es nicht, ist es nie.
    Und dessen sind sich die Leute wohl bewusst.

    Ein paar genetische Sätze am Rechner zu simulieren ist meilenweit davon entfernt, diese im Kontext eines echten Organismus einzusetzen.
    Im Rechner kann man immer nur ein abstrahiertes System betrachten. Für viele Dinge reicht das aus. Aber bei Lebewesen eher nicht. Die Sache mit den Genen ist so extrem kompliziert und ineinander vernetzt, wie sonst nichts auf dieser Welt.

    Man kann vielleicht vorhersagen, welche Basenpaasequenz ich (theoretisch!) brauche, um eine Kette von Aminosäuren zusammenzusetzen. Aber das ist nur ein Aspekt. Was bewirkt das Produkt im Organismus, wie faltet es sich, was gibt es durch die veränderten Sequenzen für Rückwirkungen usw.
    Das komplexeste System, dass wir kennen.

    Von daher ist die Vision dahinter schon ambitioniert.

    @1: Was der Bauer nicht kennt, das frisst er nicht. Und erwartet auch von seinen Politikern, das Zeuch nicht anzurühren.
    Gentechnik birgt gefahren. Aber auch gewaltige Potentiale, das zeigt allein schon die Züchtung. Kein Gentechnikgegner würde seine Hauskatze, seine Rose für das absolute Böse halten. Wobei der einzige Unterschied ist, dass die Gene zufällig kombiniert wurden.

    Aber: Man müsste darüber nachdenken. Das ist anstrengend. Dämonisieren ist viel einfacher! Und man bekommt dieses warme Gefühl, "das RIchtige" zu tun.

    3 Leserempfehlungen
  2. Erstens braucht man dafür ein Gentechnisches Labor. Und das muss erst mal genehmigt, begangen, und dauerhaft kontrolliert werden.
    Die Aufzeichnungspflichten sind horrende.
    Und natürlich müssen Sie nachweisen, dass Sie von Gentechnik etwas verstehen.

    Freisetzen darf man genetisch veränderte Organismen ersteinmal garnicht (egal ob Tier oder Pflanze). Damit muss man durch einen Zulassungsprozess, der ihnen die Augen tränen läßt.
    Wir sprechen hier von Regalmetern voller Versuchsergebnisse, die die Unschädlichkeit des Organismaus nachweisen.
    Dafür beschäftigt die Industrie im Zweifelsfall ganze Anwaltskanzleien.

    Arbeiten Sie mit Tieren, brauchen Sie einen Tierversuchsantrag. Auch dafür müssen Sie Sachkenntnis nachweisen, Unterlagen führen und im Zweifelsfall über jedes einzelne Tier Rechenschaft ablegen können. Viel Spass!

    Ganz ernsthaft: Das ist mit jemandem, der Code auf seinem Computer schreibt, nicht mal im Ansatz zu vergleichen.

    Ausserdem würde ich gerne anmerken, dass die Sachen mit den Bakterien in der Luft schlicht eine PCR-basierte Analyse erfordert, jedoch keine Gentechnik.

    Und zu Guter Letzt, da man ja denken könnte, dass das in USA viel einfacher ist als in Deutschland: Ist es nicht!

    Weder in Deutschland noch in den USA werden Sie einfach mal grün-fluoreszierende Arabidopsis in den Garten Pflanzen können.

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    Es ist wohltuend sachkundige Beiträge zu lesen, idF trifft das auf ihren Kommentar UND den Artikel zu.
    Danke.

    • tobmat
    • 05. Mai 2013 20:37 Uhr

    "Freisetzen darf man genetisch veränderte Organismen ersteinmal garnicht (egal ob Tier oder Pflanze). Damit muss man durch einen Zulassungsprozess, der ihnen die Augen tränen läßt."

    Jep. Das sind Anforderungen, die die meisten natürlich vorkommenden Arten nicht bestehen würden.

    • Gibbon
    • 05. Mai 2013 18:12 Uhr

    Wenn BASF hier phytophteraresistente Kartoffeln anbauen würde, hätten wir in ein paar Jährchen wieder dasselbe Problem: keine Resistenz hält ewig, schon gar nicht in einer Landschaft mit Monokulturen. Das ist ein viel zu großer Selektionsdruck für die Schädlinge als das die sich das entgehen lassen würden (egal ob Mikroorganismen, Insekten oder Pilze). Währenddessen krallen sich ein paar große Unternehmen Patente auf Leben und binden die Bauern an ihre Produkte. Nein danke!

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    • tobmat
    • 05. Mai 2013 20:44 Uhr

    Dann nimmt man halt weiterhin gezüchtete Kartoffeln, die das gleiche Problem mit den Resistenzen haben und die ebenso an Lizenzverträge großer Unternehmen gebunden sind.
    Wirklich ein riesiger Unterschied.

    • RoH
    • 05. Mai 2013 22:17 Uhr

    Die Kartoffel, von der ich schrieb, enthält zwei unabhängige Resistenzmechanismen, die ihr durch Gene einer Wildkartoffel verliehen wurden.
    Es ist schon einmal schwieriger für den Erreger, beide Hürden zu überwinden. Wahrscheinlich wird aber auch das die Zeit nur herauszögern können, bis Phytophthora beide überwindet. Es ist schwer vorherzusagen, wie lang das dauert.
    Aber wenn man auch nur zehn Jahre im Kartoffelanbau auf die Fungizidspritzungen verzichten kann (und es sind immerhin bis zu 15 pro Jahr nötig), ist doch schon etwas gewonnen. Diese zehn Jahre kann man dann wieder nutzen, um neue Bekämpfungsstrategien zu entwickeln.

    Abgesehen davon gibt es die gleiche Problematik bei allen Pflanzenschutzmitteln. Wenn durch gentechnische Methoden die Bandbreite an Bekämpfungsstrategien vergrößert werden kann, senkt das auch die Gefahr von resistenten Erregern. Denn vor allem kann ein möglichst häufiger Strategiewechsel Resistenzen vorbeugen.
    So kann man in den USA erste Bt-resistente Mais-Schädlinge beobachten. Klar, denn hier wurde über Jahre nur auf Bt gesetzt.
    Kombiniert man Bt-Mais aber mit weiteren Maßnahmen wie Fruchtwechsel, angepasster Bodenbearbeitung, herkömmlichen Insektiziden usw., ist er ein effektives Mittel, um Maisschädlingen her zu werden und Resistenzen zu vermeiden.

    PS: Für gv-Pflanzen gelten in Deutschland für die Bauern die gleichen Rechte und Pflichten, wie für konventionelle. Kein deutscher Bauer würde mit gv-Saatgut abhängiger als mit konventionellem.

  3. Es ist wohltuend sachkundige Beiträge zu lesen, idF trifft das auf ihren Kommentar UND den Artikel zu.
    Danke.

    Antwort auf "Nee, ehrlich jetzt:"
    • tobmat
    • 05. Mai 2013 20:37 Uhr

    "Freisetzen darf man genetisch veränderte Organismen ersteinmal garnicht (egal ob Tier oder Pflanze). Damit muss man durch einen Zulassungsprozess, der ihnen die Augen tränen läßt."

    Jep. Das sind Anforderungen, die die meisten natürlich vorkommenden Arten nicht bestehen würden.

    2 Leserempfehlungen
    Antwort auf "Nee, ehrlich jetzt:"
    • tobmat
    • 05. Mai 2013 20:44 Uhr

    Dann nimmt man halt weiterhin gezüchtete Kartoffeln, die das gleiche Problem mit den Resistenzen haben und die ebenso an Lizenzverträge großer Unternehmen gebunden sind.
    Wirklich ein riesiger Unterschied.

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  4. Es ist nicht zufällig der 1. April?

    Niemand weis, wie sich diese organismen irgendwann auswirken, selbst wenn echte Wissenschaftler daran arbeiten.

    Aber wenn Hinz, Kunz und Lieschen Müller gemeinsam eine süße "Leuchtepflanze" bauen und das dann noch etwas exzentrisch-freakoid angemalt wird, dann ist es toll und lustig?

    allein die Tatsache, das jemand mit selbstgebasteltem equipment aus einem Rasierapparat und einem Gemüsehobel in seiner Garage anfangen könnte, sich multischädlingsresistente leuchtehimbeeren zu züchten und die zu testzwecken mal irgendwo im Wald aussetzt (darf er nicht, aber man darf auch nicht morden...) macht mir bauchschmerzen.

    Und das jeder von diesen Laien, die ihr wissen offenbar ganz Informationsgesellschaftlich im internet kundtun, ein guter Mensch geleitet von verantwortungsbewusstsein und inner ethischer Führung ist, das ist nicht wirklich glaubhaft. Kinder, die mit einer Pistole spielen trifft es eher.

    Aber hey, hauptsache einen schönen glitzerbunten artikel drüber geschrieben, der im übrigen in relativ kurzer Zeit einigen unternehmen als rechtfertigung für ihre kranken (eu-)genischen experimente dienen wird.

    Aber ich will ja niemandem den Spaß verderben.

    *und wir tanzen in den Untergang* *träller*

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    • tobmat
    • 05. Mai 2013 22:39 Uhr

    "allein die Tatsache, das jemand mit selbstgebasteltem equipment aus einem Rasierapparat und einem Gemüsehobel in seiner Garage anfangen könnte, sich multischädlingsresistente leuchtehimbeeren zu züchten und die zu testzwecken mal irgendwo im Wald aussetzt (darf er nicht, aber man darf auch nicht morden...) macht mir bauchschmerzen."

    Das braucht ihnen keine Bauchschmerzen zu verursachen, weil es nämlich nicht geht. Dazu ist eine ziemliche Infrastruktur notwendig. Und weil das alles ziemlich teuer ist, sucht die im Artickel genannte Firma ja Geldgeber.

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