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report Life Sciences
Prof. Dr. Martin Fussenegger

Prof. Dr. Martin Fussenegger

16.04.2019

Basler Forscher entwickeln neuartigen Zellcomputer

Eines des grossen Ziele der Synthetischen Biologie liegt in der Steuerung von Genen durch Rechenschaltungen. Dazu haben Basler Wissenschaftler nun einen Zellcomputer entwickelt, der über zwei Rechnerkerne verfügt.

Die Forscher um Martin Fussenegger, Professor für Biotechnologie und Bioingenieurwissenschaften am Basler Departement Biosysteme (D-BSSE) der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich (ETH), haben den zentralen Prozessor des Zellcomputers aus biologischen Bauteilen konstruiert. Diese sind flexibel und vielseitig programmierbar, heisst es in einer News der ETH. Damit stellen sie eine Verbesserung zu den bereits bekannten Protein-Gen-Schaltern dar, die nur einfache Programmierungen zugelassen haben. Mit dem neuen Biocomputer soll es möglich sein, die „enorme metabolische Rechenkapazität einer menschlichen Zelle“ besser nutzen zu können.

Für die Entwicklung haben die Wissenschaftler das Crispr/Cas-System genutzt, durch welches die DNA verändert werden kann. So ist ein Prozessor entstanden, der „beliebig viele Eingaben in Form von RNA-Molekülen“ verarbeiten kann. Der Prozessorkern besteht aus einer Variante des Cas9-Proteins. Im Ergebnis steuert der Prozessorkern ein Gen, indem bei Vorhandensein eines bestimmten RNA-Moleküls ein entsprechendes Protein produziert wird.

Um die Leistungsfähigkeit des Zellcomputers weiter zu erhöhen, haben die Basler Forscher zudem einen zweiten Rechnerkern entwickelt, indem sie Crispr/Cas-Einheiten von zwei unterschiedlichen Bakterien verwendet haben. „Damit haben wir den ersten Zellcomputer mit mehr als einem Rechnerkern geschaffen“, wird Fussenegger in der Mitteilung zitiert.

Anwendungsmöglichkeiten bestehen sowohl in der Diagnostik als auch der Behandlung. So kann der Zellcomputer ein diagnostisches Molekül bilden, wenn er einen bestimmten Biomarker erkennt. Er könnte aber auch einen Wirkstoff freisetzen. Stellt er einen anderen Biomarker fest, könnte er dafür einen entsprechenden Wirkstoff produzieren. Und wenn ein bestimmter Biomarker über einen längeren Zeitraum festgestellt wird, „dann könnte das auf die Bildung von Krebsmetastasen hindeuten und der Biocomputer würde dementsprechend einen Wirkstoff bilden, der speziell diese bekämpft“, so die ETH.

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