Synthetische Biologie steht für den ingenieurwissenschaftlichen Ansatz, biologische Zellen mit neuer molekularer Funktionalität auszustatten. Im Unterschied zur traditionellen Biotechnologie erzielt sie diese Funktionalität durch das Zusammenschalten von gut charakterisierten und standardisierten Komponenten auf molekularer Ebene. Dabei helfen neue Verfahren der Molekularbiologie, zum Beispiel Varianten der Genschere CRISPR. Gleichzeitig gibt es immer weiter verfeinerte Erkenntnisse, um RNA-Moleküle und Proteine nach Zielvorgaben zu entwerfen. Insgesamt profitiert die Synthetische Biologie von Forschungsergebnissen aus der Biophysik und Biochemie, der Mikro- und Nanostrukturierung, der Automatisierungs- und Regelungstechnik sowie den computergestützten Entwurfsmethoden der Elektrotechnik und den Fortschritten auf dem Feld des maschinellen Lernens.
Besondere Expertise in diversen Bereichen
An der TU Darmstadt werden einerseits Verfahren zur Generierung genetischer Logikschaltkreise erforscht und dafür Computermodelle hinzugezogen, andererseits werden Ionen-leitende Nanoporen entwickelt, die neue Einsatzmöglichkeiten in der Biosensorik eröffnen. Die entsprechenden Forschungsgruppen wurden im Rahmen des hessischen Förderprogramms für wissenschaftliche Exzellenz (LOEWE) bereits mit mehreren Mio. Euro unterstützt (Schwerpunkte Compu Gene und i-NAPO). Das neue Zentrum vereint Wissenschaftler aus Biologie, Chemie und Elektro- und Informationstechnik, Materialwissenschaften und Physik, Maschinenbau und Gesellschaftswissenschaften. Der Sprecher des Zentrums, Prof. Heinz Koeppl, ergänzt: „Neben den Vorarbeiten durch Compu Gene und i-NAPO kann auch mein laufendes ERC Consolidator-Projekt CONSYN gut zum Aufbau des Zentrums beitragen. Dabei geht es vor allem darum, die problematische Kontextabhängigkeit von genetischen Schaltkreisen in Computermodellen richtig abzubilden. Die Modelle können verwendet werden, um Schaltkreise robuster machen.“
Centre for Synthetic Biology fördert Nachwuchs
Die Anwendungsszenarien der Synthetische Biologie sind vielfältig: Sie reichen von intelligenten Biosensoren für die in-vitro-Diagnostik bis zur Herstellung optimierter Proteine, von der Gewinnung biokompatibler Materialien bis zu neuen Regulationsmechanismen für robustere Pflanzen und der Erzeugung elektrischer Energie anhand von Mikroorganismen.
Das neue Zentrum wird neben der interdisziplinären Forschung auch den wissenschaftlichen Nachwuchs fördern und im Rahmen der kürzlich etablierten Graduiertenschule „Life Science Engineering“ Promovierende aufnehmen. Zum Auftakt lädt das Zentrum zu einem internationalen Workshop zum Thema Synthetische Biologie am 23.-24. April 2020 an der TU Darmstadt ein.
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TU Darmstadt
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