Wissenschaftler in Cambridge haben ein ehrgeiziges Unternehmen für synthetische Biologie gegründet, das den genetischen Code von Bakterien umschreiben und es den Mikroben ermöglichen wird, eine Vielzahl neuer Materialien herzustellen, von Medikamenten bis hin zu biologisch abbaubaren Kunststoffen.
Constructive Bio, wie das Start-up heißt, ist eine Ausgründung aus dem Labor für Molekularbiologie des Medical Research Council. Ein dortiges wissenschaftliches Team unter der Leitung von Jason Chin entdeckte, wie man dem Code des Lebens neue chemische Buchstaben hinzufügt, durch die die DNA in den Genen den Zellen mitteilt, spezifische biologische Moleküle herzustellen.
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, erstellen aber keinen neuen Code.
Nach der Veröffentlichung der Entdeckung in einer wissenschaftlichen Arbeit im vergangenen Jahr war Chin Mitbegründer von Constructive Bio, um es zu kommerzialisieren, wobei eine Seed-Finanzierungsrunde in Höhe von 15 Millionen US-Dollar unter der Leitung von Ahren Innovation Capital im Juni abgeschlossen wurde. Das Unternehmen hat mit dem MRC eine exklusive Lizenz zur Nutzung seiner Patente auf die Technologie ausgehandelt.
Constructive Bio entwickelt zwei Plattformtechnologien, sagte Chin. „Eine ist die Fähigkeit, ein synthetisches Genom aus chemisch synthetisierter DNA aufzubauen, was weitreichende Auswirkungen auf die Fähigkeit hat, Organismen zu bauen, die alle möglichen nützlichen Dinge tun.
„Die zweite ist die Fähigkeit, diese umprogrammierten Organismen zu verwenden, um die Sequenzen von vollständig synthetischen Polymeren zu codieren, die arzneimittelähnliche Moleküle bis hin zu neuen Kunststoffen und elektronischen Materialien sein könnten. Es gibt ganze Klassen neuer Moleküle, die es heute einfach nicht gibt, die völlig maßgeschneiderte und differenzierte Eigenschaften hätten“, fügte er hinzu.
Alice Newcombe-Ellis, Gründungspartnerin von Ahren, sagte: „Die Frage für das Unternehmen wird sein, worauf es sich konzentrieren soll, da es einen so breiten, riesigen Markt gibt, auf den es abzielen könnte. Die Anwendung, die mich am meisten begeistert, ist die Fähigkeit, Polymere so zu programmieren, dass sie biologisch abbaubar sind. Die meisten heute erhältlichen Kunststoffe stammen aus Erdöl und sind sehr schwer abbaubar.“
Seit Anbeginn des Lebens auf der Erde hat die DNA vier chemische Buchstaben – abgekürzt als A, T, C und G – die die Zelle in Dreiergruppen liest, um Aminosäuren, Bausteine von Proteinen, herzustellen. Aber viele dieser Tripletts sind Synonyme, die für dieselbe Aminosäure kodieren.
Chin und Kollegen machten sich diese Redundanz im Code zunutze und gaben einigen Tripletts eine völlig neue Bedeutung, während ihre Synonyme alle lebensnotwendigen Aminosäuren ausmachten.
„Indem wir uns von der Natur inspirieren lassen und uns neu vorstellen, was das Leben werden kann, haben wir die Möglichkeit, die nachhaltigen Industrien der Zukunft aufzubauen“, sagte Chin.
Neben der Fähigkeit, neue Materialien herzustellen, sind die synthetischen Bakterien resistent gegen Virusinfektionen, da Viren sich nicht in Zellen mit unnatürlicher DNA replizieren können. Dieses Grundstück könnte auch eine große Geschäftsmöglichkeit für Constructive Bio sein, sagte Newcombe-Ellis.
Die umprogrammierten Mikroben des Unternehmens basieren auf E coli, die Spezies, die zur Herstellung vieler Proteinarzneimittel, einschließlich Insulin, verwendet wurde. Die Bioreaktoren, in denen heute therapeutische Proteine hergestellt werden, sind sehr anfällig für Kontaminationen durch Phagen (bakterielle Viren), was die Ausbeute erheblich verringert – ein Problem, das durch den Einbau synthetischer DNA überwunden werden könnte.
„Die Milchindustrie stellt einen weiteren großen potenziellen Markt dar, da sie besonders von der Phagenproblematik betroffen ist“, fügte Ola Wlodek, Geschäftsführer von Constructive Bio, hinzu. Das Unternehmen richtet Labors im Chesterford Research Park außerhalb von Cambridge ein.
Sir Shankar Balasubramanian, Professor für medizinische Chemie an der Universität Cambridge, sagte, die Technologie des Unternehmens „ermögliche die Erforschung eines chemischen Raums auf eine Weise, die mit bestehenden Methoden nicht möglich ist, und hat ein echtes Transformationspotenzial. Die Entwicklung und Kommerzialisierung dieser Technologien bei Constructive Bio ist unglaublich spannend.“