{"id":683636,"date":"2023-12-27T02:28:46","date_gmt":"2023-12-27T01:28:46","guid":{"rendered":"https:\/\/blog.wiwo.de\/management\/?p=683636"},"modified":"2023-12-27T02:28:46","modified_gmt":"2023-12-27T01:28:46","slug":"daimler-und-benz-stiftung-wie-der-bau-kuenstlicher-zellen-unser-leben-veraendern-wird-ein-vortrag-der-wissenschaftlerin-kerstin-goepfrich-gastbeitrag","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/blog.wiwo.de\/management\/2023\/12\/27\/daimler-und-benz-stiftung-wie-der-bau-kuenstlicher-zellen-unser-leben-veraendern-wird-ein-vortrag-der-wissenschaftlerin-kerstin-goepfrich-gastbeitrag\/","title":{"rendered":"Daimler und Benz Stiftung: Wie der Bau k\u00fcnstlicher Zellen unser Leben ver\u00e4ndern wird. Ein Vortrag der Wissenschaftlerin Kerstin G\u00f6pfrich (Gastbeitrag)"},"content":{"rendered":"

L\u00e4sst sich Leben k\u00fcnstlich herstellen?\u00a0Wie der Bau k\u00fcnstlicher Zellen unser Leben ver\u00e4ndern wird<\/strong><\/h1>\n

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Kerstin G\u00f6pfrich<\/a>, Professorin am Zentrum f\u00fcr Molekulare Biologie der Universit\u00e4t Heidelberg \u00fcber die Frage:\u00a0Was ist Leben? Und: L\u00e4sst sich Leben k\u00fcnstlich herstellen?\u201c\u00a0Diesen Fragen widmet G\u00f6pfrich ihre wissenschaftliche Arbeit. Seit November 2022 hat sie eine Professur am Zentrum f\u00fcr Molekulare Biologie der Universit\u00e4t Heidelberg und leitet eine Forschungsgruppe am Heidelberger Max-Planck-Institut f\u00fcr medizinische Forschung. F\u00fcr ihre Untersuchungen zur Evolution von k\u00fcnstlichen Zellen wurde sie 2022 mit dem renommierten Starting Grant des Europ\u00e4ischen Forschungsrats ausgezeichnet. Hier in einem Vortrag in der Reihe \u201eDialog im Museum\u201c der Daimler und Benz Stiftung. Aufgeschrieben von Miriam Weiss.<\/strong><\/h1>\n

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\u201eEs war kurz vor der Adventszeit und ich war etwa sechs Jahre alt. Ich kam von der Schule nach Hause und meine Mutter hat mir gebeichtet, dass es das Christkind nicht gibt. F\u00fcr mich ist eine Welt zusammengebrochen!\u201c Mit dieser biografischen Anekdote er\u00f6ffnete Kerstin G\u00f6pfrich ihren Vortrag \u00fcber synthetische Biologie im Mercedes-Benz Museum. \u201eEtwas sp\u00e4ter habe ich dann verstanden, dass es vielleicht andere Fragen gibt, die genauso magisch sind wie die Frage nach dem Christkind. Eine dieser Fragen lautet: Was ist Leben? Und: L\u00e4sst sich Leben k\u00fcnstlich herstellen?\u201c<\/p>\n

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Diesen Fragen widmet G\u00f6pfrich ihre wissenschaftliche Arbeit. Seit November 2022 hat sie eine Professur am Zentrum f\u00fcr Molekulare Biologie der Universit\u00e4t Heidelberg und leitet eine Forschungsgruppe am Heidelberger Max-Planck-Institut f\u00fcr medizinische Forschung. F\u00fcr ihre Untersuchungen zur Evolution von k\u00fcnstlichen Zellen wurde sie 2022 mit dem renommierten Starting Grant des Europ\u00e4ischen Forschungsrats ausgezeichnet. .<\/p>\n

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Wie man eine k\u00fcnstliche Zelle baut<\/strong><\/p>\n

Um k\u00fcnstliche Zellen herzustellen, bedient sich die Wissenschaft zweier Methoden. Mittels des sogenannten Top-down-Ansatzes ver\u00e4ndert man eine lebendige bzw. nat\u00fcrliche Zelle etwa mit Methoden der genetischen Manipulation, um dann Zellen mit den jeweils gew\u00fcnschten Eigenschaften zu erzeugen. Beim Bottom-up-Ansatz hingegen versucht man, einzelne Molek\u00fcle so zusammenzuf\u00fcgen, dass man k\u00fcnstliche Zellen mit den Eigenschaften von Leben von Grund auf neu aufbaut. \u201eDas ist die Art von k\u00fcnstlichen Zellen, die es bis heute noch nicht gibt\u201c, erkl\u00e4rt G\u00f6pfrich. \u201eIrgendwann muss Leben aber einmal aus Materie entstanden sein. Mit dem \u201aUrknall des Lebens\u2018 m\u00fcssen sich Molek\u00fcle irgendwann einmal so zusammengefunden haben, dass eine Zelle mit der F\u00e4higkeit zu Selbstreplikation und Evolution entstanden ist. Genau diese Art von k\u00fcnstlichen Zellen versuchen wir, im Labor nachzubauen.\u201c<\/p>\n

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G\u00f6pfrichs Forschung konzentriert sich auf den Bau einer k\u00fcnstlichen Zelle mit einer eigenen molekularen Hardware, um ein funktionales zellul\u00e4res Modellsystem zu erhalten: \u201eWir gehen nicht vor wie ein Arch\u00e4ologe, der versucht, die vorhandenen Puzzlest\u00fccke zusammenzusetzen, sondern wir suchen nach Werkzeugen und Materialien, die wir verwenden k\u00f6nnen, um unseren Fokus auf Funktion zu richten, um etwas de novo nachzubauen, was dieselbe Funktion hat wie Leben, wie wir es kennen.\u201c<\/p>\n

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Werkzeuge, Materialien und das \u201eship in a bottle\u201c-Problem<\/strong><\/p>\n

Dabei kommt die Mikrofluidik als Werkzeug zum Einsatz, mit der man auf Chips kleine, etwa der Dicke eines menschlichen Haars entsprechende Kan\u00e4le herstellt. Man kann Zellh\u00fcllen in einer L\u00f6sung durch diese kleinen Kan\u00e4le schicken, Komponenten in diese k\u00fcnstlichen Zellkompartimente einbringen und so eine Art Zellzyklus nachahmen. Um das in der synthetischen Biologie vorhandene \u201eship-in-a bottle\u201c-Problem zu l\u00f6sen, kommt der 3D-Druck als weiteres Werkzeug zum Einsatz. \u201eSobald wir eine Zellh\u00fclle haben \u2013 das sogenannte Lipidvesikel \u2013, ist es sehr schwer, Komponenten darin in Raum und Zeit zu positionieren. Licht kann aber sehr wohl durch die H\u00fclle des Kompartiments in das Innere des Kompartiments eindringen\u201c, erl\u00e4utert G\u00f6pfrich ihren Ansatz, im Innern von k\u00fcnstlichen Zellvesikeln mittels Laserlicht zu drucken.<\/p>\n

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Zum Bau k\u00fcnstlicher Zellen werden Proteine als Material verwendet. Diese erm\u00f6glichen zwar die Maschinerie und Dynamik wie bei einer nat\u00fcrlichen Zelle, doch sie haben ein gro\u00dfes Problem: \u201eProteine k\u00f6nnen sich leider nicht vervielf\u00e4ltigen. Wenn man eine k\u00fcnstliche, auf Proteinen basierende Zelle bauen w\u00fcrde, dann h\u00e4tte sie nicht die F\u00e4higkeit zur Selbstreplikation. Doch Leben bedeutet Vervielf\u00e4ltigung.\u201c Die Natur l\u00f6st dieses Problem mittels der Informations\u00fcbertragung, die bei der DNA (deoxyribonucleic acid) als Erbinformationsspeicher startet, diese in RNA (ribonucleic acid) \u00fcbersetzt und die RNA wiederum in Proteine \u00fcbersetzt. \u201eDas nennen wir das Zentrale Dogma der Molekularbiologie. Jede Form von Leben auf unserem Planeten, die wir kennen, kann Proteine nicht vervielf\u00e4ltigen, sondern braucht diesen Fluss von Information zu Funktion\u201c, so G\u00f6pfrich.<\/p>\n

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Origami-Baukunst in der Nanowelt<\/strong><\/p>\n

Gibt es \u00fcberhaupt Molek\u00fcle, die die inh\u00e4rente F\u00e4higkeit haben, sich selbst zu kopieren? \u201eJa, die gibt es: DNA und RNA.\u201c Das wissenschaftliche Feld, das diese Molek\u00fcle als Baumaterialien f\u00fcr k\u00fcnstliche Zellen verwendet, ist die DNA\/RNA-Nanotechnologie. G\u00f6pfrich erkl\u00e4rt: \u201eHier geht es nicht um Genetik, denn die Erbinformation, die in dieser DNA steckt, ist uns erst einmal egal, sondern es geht um Baukunst in der Nanowelt.\u201c Um komplexe Strukturen wie etwa ein k\u00fcnstliches Zellskelett aus DNA bauen zu k\u00f6nnen, bedient man sich einer als DNA-Origami bezeichneten Technik, bei der DNA-Molek\u00fcle beliebig gefaltet werden und Formen erzeugen k\u00f6nnen.<\/p>\n

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Der Umgang mit diesen Technologien und auch die Teilung von DNA-gef\u00fcllten Vesikeln ist inzwischen gelungen. \u201eDoch was noch fehlt zum Leben, ist die Kopplung von Teilung und Information, denn das ist das, was Evolution erm\u00f6glichen w\u00fcrde\u201c, so G\u00f6pfrich. \u201eWir m\u00fcssen unsere DNA-Strukturen, also die funktionale Hardware, genetisch codieren.\u201c Hier kommt neben dem DNA- auch RNA-Origami zum Einsatz. So kann man diese Strukturen in DNA codieren und dann die Funktionen mit RNA-Origami ausf\u00fchren. Wenn es gelingt, die Teilung von Vesikeln in DNA zu codieren, dann kann es auch gelingen, Evolutionsprozesse nutzbar zu machen, um die k\u00fcnstlichen Zellen zu verbessern. \u201eUnd das bringt uns unserem Ziel n\u00e4her\u201c, unterstrich G\u00f6pfrich.<\/p>\n

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Chancen und Risiken<\/strong><\/p>\n

Aber was ist das Ziel, das mit der Konstruktion einer Zelle verfolgt wird? Hier steht die Nutzung der ph\u00e4nomenalen medizinischen Chancen im Vordergrund. Allerdings ist es wichtig, gemeinsam mit Ethikern, Philosophen und auch mit der \u00d6ffentlichkeit \u00fcber die Risiken zu sprechen, um Regularien wie etwa bei gentechnisch ver\u00e4nderten Organismen zu haben, die uns vor der unkontrollierten Ausbreitung dieser k\u00fcnstlichen Zellen sch\u00fctzen. \u201eTats\u00e4chlich sind unsere k\u00fcnstlichen Zellen \u2013 die es ja noch gar nicht gibt \u2013 so fragil, dass sie im Wettbewerb mit nat\u00fcrlichen Zellen \u2013 die basierend auf Proteinen viel schneller sein k\u00f6nnen \u2013 wahrscheinlich das Nachsehen haben werden\u201c, vermutet G\u00f6pfrich. Die Wissenschaftlerin glaubt: \u201eIch w\u00fcrde diese Art von Forschung nicht machen, wenn ich nicht glauben w\u00fcrde, dass es zumindest im Laufe meiner bevorstehenden Karriere, der Wissenschaft gelingen wird, Leben oder eine k\u00fcnstliche Zelle herzustellen.\u201c<\/p>\n

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Copyright: @Claudia T\u00f6dtmann. Alle Rechte vorbehalten.\u00a0<\/strong><\/p>\n

Kontakt f\u00fcr Nutzungsrechte: claudia.toedtmann@wiwo.de<\/strong><\/p>\n

Alle inhaltlichen Rechte des Management-Blogs von Claudia T\u00f6dtmann liegen bei der Blog-Inhaberin. Jegliche Nutzung der Inhalte bed\u00fcrfen der ausdr\u00fccklichen Genehmigung.<\/strong><\/p>\n<\/div>\n

Um den Lesefluss nicht zu behindern, wird in Management-Blog-Texten nur die m\u00e4nnliche Form genannt, aber immer sind die weibliche und andere Formen gleicherma\u00dfen mit gemeint.<\/strong><\/p>\n<\/article>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n

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