Start-up aus Cambridge will den Code des Lebens neu schreiben
Constructive Bio plant die Umprogrammierung von Mikroben zur Herstellung neuer Materialien, von Medikamenten bis hin zu biologisch abbaubaren Kunststoffen
Wissenschaftler in Cambridge haben ein ehrgeiziges Unternehmen für synthetische Biologie gegründet, das den genetischen Code von Bakterien umschreiben wird, so dass die Mikroben eine breite Palette neuer Materialien herstellen können, von Medikamenten bis zu biologisch abbaubaren Kunststoffen.
Constructive Bio, so der Name des Start-ups, ist eine Ausgründung aus dem Labor für Molekularbiologie des Medical Research Council. Ein wissenschaftliches Team unter der Leitung von Jason Chin entdeckte dort, wie man dem Code des Lebens, mit dem die DNA in den Genen den Zellen sagt, wie sie bestimmte biologische Moleküle herstellen sollen, neue chemische Buchstaben hinzufügen kann.
Die Umprogrammierung von Bakterien auf diese Weise könnte zu mikrobiellen Fabriken führen, die in der Lage sind, neuartige Materialien herzustellen, die auf andere Weise nicht zugänglich sind. Im Gegensatz dazu manipulieren die neuesten "Gene Editing"-Methoden wie Crispr den bestehenden genetischen Code, schaffen aber keinen neuen Code.
Nach der Veröffentlichung der Entdeckung in einem wissenschaftlichen Artikel im vergangenen Jahr gründete Chin Constructive Bio, um sie zu vermarkten. Im Juni wurde eine von Ahren Innovation Capital geleitete Finanzierungsrunde in Höhe von 15 Millionen Dollar abgeschlossen. Das Unternehmen hat mit dem MRC eine Exklusivlizenz zur Nutzung seiner Patente für die Technologie ausgehandelt.
Constructive Bio entwickelt zwei Plattformtechnologien, so Chin. "Die eine ist die Fähigkeit, ein synthetisches Genom aus chemisch synthetisierter DNA zu erstellen, was weitreichende Auswirkungen hat, wenn es darum geht, Organismen zu bauen, die alle möglichen nützlichen Dinge tun können.
"Das zweite ist die Möglichkeit, diese umprogrammierten Organismen zu nutzen, um die Sequenzen vollständig synthetischer Polymere zu kodieren, die von arzneimittelähnlichen Molekülen bis hin zu neuen Kunststoffen und elektronischen Materialien reichen könnten. Es gibt ganze Klassen neuer Moleküle, die es heute einfach noch nicht gibt und die völlig maßgeschneiderte und differenzierte Eigenschaften haben würden", fügte er hinzu.
Alice Newcombe-Ellis, Gründungspartnerin von Ahren, sagte: "Die Frage für das Unternehmen wird sein, worauf es sich konzentrieren soll, denn es gibt einen so breiten, riesigen Markt, auf den es zugreifen könnte. Die Anwendung, auf die ich am meisten gespannt bin, ist die Möglichkeit, Polymere so zu programmieren, dass sie biologisch abbaubar sind. Die meisten der heute erhältlichen Kunststoffe werden aus Erdöl hergestellt und sind sehr schwer abbaubar.
Seit den Anfängen des Lebens auf der Erde besteht die DNA aus vier chemischen Buchstaben - abgekürzt A, T, C und G -, die die Zelle in Dreiergruppen abliest, um Aminosäuren, die Bausteine der Proteine, herzustellen. Viele dieser Dreiergruppen sind jedoch Synonyme, die für dieselbe Aminosäure kodieren.
Chin und seine Kollegen machten sich diese Redundanz im Code zunutze und gaben einigen Tripletts eine völlig neue Bedeutung, während ihre Synonyme alle lebenswichtigen Aminosäuren bilden können.
"Indem wir uns von der Natur inspirieren lassen und uns neu ausmalen, was aus Leben werden kann, haben wir die Möglichkeit, die nachhaltigen Industrien der Zukunft aufzubauen", so Chin.
Neben der Fähigkeit, neue Materialien herzustellen, sind die synthetischen Bakterien auch resistent gegen Virusinfektionen, da sich Viren in Zellen mit unnatürlicher DNA nicht vermehren können. Diese Eigenschaft könnte auch eine große Geschäftsmöglichkeit für Constructive Bio darstellen, so Newcombe-Ellis.
Die umprogrammierten Mikroben des Unternehmens basieren auf E. coli, der Spezies, die zur Herstellung vieler Proteinmedikamente, einschließlich Insulin, verwendet wird. Die Bioreaktoren, in denen heute therapeutische Proteine hergestellt werden, sind sehr anfällig für Verunreinigungen durch Phagen (bakterielle Viren), was die Ausbeute erheblich verringert - ein Problem, das durch den Einbau von synthetischer DNA gelöst werden könnte.
"Die Milchwirtschaft stellt einen weiteren großen potenziellen Markt dar, da sie von dem Phagenproblem besonders betroffen ist", fügt Ola Wlodek, Geschäftsführer von Constructive Bio, hinzu. Das Unternehmen richtet seine Labors im Chesterford Research Park bei Cambridge ein.
Sir Shankar Balasubramanian, Professor für medizinische Chemie an der Universität Cambridge, sagte, dass die Technologie des Unternehmens "die Erforschung eines chemischen Raums in einer Weise ermöglicht, die mit bestehenden Methoden nicht möglich ist, und ein wahrhaft transformatives Potenzial hat. Die Entwicklung und Kommerzialisierung dieser Technologien bei Constructive Bio ist unglaublich spannend".