Designer-Zellen: Verwendung synthetischer Biologie zur Bearbeitung unseres genetischen Codes

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Designer-Zellen: Verwendung synthetischer Biologie zur Bearbeitung unseres genetischen Codes

Designer-Zellen: Verwendung synthetischer Biologie zur Bearbeitung unseres genetischen Codes

Untertiteltext
Die jüngsten Fortschritte in der synthetischen Biologie bedeuten, dass nur noch wenige Jahre verbleiben, bis wir die genetische Ausstattung unserer Zellen verändern können – zum Guten oder zum Schlechten.
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      Quantumrun-Vorausschau
    • 12. November 2021

    Die Durchbrüche in der synthetischen Biologie haben den Weg für die Entwicklung von Designerzellen geebnet und wirken sich auf zahlreiche Bereiche aus, vom Gesundheitswesen bis zur Landwirtschaft. Diese manipulierten Zellen, die in der Lage sind, neuartige Proteine ​​zu produzieren, könnten personalisierte Krankheitsbehandlungen, widerstandsfähigere Pflanzen und nachhaltige Energielösungen bieten. Allerdings bringt dieser Technologiesprung auch erhebliche ethische und gesellschaftliche Herausforderungen mit sich, wie z. B. ungleichen Zugang und potenzielle ökologische Störungen, die eine sorgfältige globale Regulierung und einen durchdachten Diskurs erfordern.

    Designer-Zellen-Kontext

    Wissenschaftler haben Jahrzehnte damit verbracht, Leben herzustellen. Im Jahr 2016 haben sie eine synthetische Zelle von Grund auf entwickelt. Leider wies die Zelle unvorhersehbare Wachstumsmuster auf, was ihre Untersuchung äußerst schwierig machte. Im Jahr 2021 gelang es den Wissenschaftlern jedoch, sieben Gene zu identifizieren, die zu einem gleichmäßigen Zellwachstum führen. Das Verständnis dieser Gene ist für Wissenschaftler von entscheidender Bedeutung, um synthetische Zellen zu schaffen.

    Inzwischen haben andere wissenschaftliche Fortschritte es möglich gemacht, bestehende Zellen so zu verändern, dass sie „Designerfunktionen“ übernehmen. Im Wesentlichen kann die synthetische Biologie diesen Zellen neue Eigenschaften verleihen, indem sie die Mechanismen der Proteinsynthese verändert. Die Proteinsynthese ist für das Zellwachstum und die Zellmodifikation von wesentlicher Bedeutung. 

    Symbiogenese ist heute die am meisten akzeptierte Theorie darüber, wie Zellen funktionieren. Die Theorie besagt, dass die Zellen nicht verdaut wurden, als sich Bakterien vor zwei Milliarden Jahren gegenseitig verschlang. Stattdessen gingen sie eine für beide Seiten vorteilhafte Beziehung ein und bildeten die eukaryontische Zelle. Die eukaryotische Zelle verfügt über eine komplexe Proteinbildungsmaschinerie, die jedes im genetischen Material der Zelle kodierte Protein aufbauen kann. 

    Deutsche Wissenschaftler haben synthetische Organellen eingefügt, die das genetische Material der Zelle so verändern können, dass es für völlig neue Proteine ​​kodiert. Diese Leistung bedeutet, dass die manipulierte Zelle nun neue Proteine ​​produzieren kann, ohne dass sich ihre Routinefunktionen ändern.

    Störende Wirkung

    Das Aufkommen von Designerzellen könnte die Art und Weise verändern, wie wir Krankheiten behandeln und mit der Gesundheit umgehen. Zellen können so konzipiert sein, dass sie gezielt Krebs bekämpfen und beseitigen oder Insulin für Diabetiker produzieren, wodurch der Bedarf an externen Medikamenten verringert wird. Dieses Kunststück könnte zu einem erheblichen Wandel in der Pharmaindustrie führen, da sich der Schwerpunkt von der Arzneimittelproduktion auf die Entwicklung und Herstellung spezifischer Zellen verlagern könnte. Für den Einzelnen könnte dies personalisiertere und wirksamere Behandlungen bedeuten, die möglicherweise die Lebensqualität und Langlebigkeit verbessern.

    Auch für Branchen außerhalb des Gesundheitswesens könnten Designerzellen weitreichende Auswirkungen haben. In der Landwirtschaft könnten Pflanzen mit Zellen ausgestattet werden, die resistenter gegen Schädlinge oder raue Wetterbedingungen sind, wodurch der Bedarf an chemischen Pestiziden verringert und die Ernährungssicherheit erhöht wird. Im Energiesektor könnten Zellen so konzipiert werden, dass sie Sonnenlicht effizient in Biokraftstoffe umwandeln und so eine nachhaltige Lösung für den Energiebedarf bieten. Unternehmen, die in diesen Sektoren tätig sind, müssten sich an diese neuen Technologien anpassen, was möglicherweise neue Fähigkeiten und Kenntnisse erfordert, und Regierungen müssten Vorschriften erlassen, um Sicherheit und ethische Nutzung zu gewährleisten.

    Der weit verbreitete Einsatz von Designerzellen wirft jedoch auch wichtige ethische und gesellschaftliche Fragen auf, die angegangen werden müssen. Wer wird Zugang zu diesen Technologien haben? Werden sie für alle erschwinglich sein oder nur für diejenigen, die zahlen können? Noch wichtiger: Wie können wir sicherstellen, dass der Einsatz von Designerzellen nicht zu unbeabsichtigten Folgen wie neuen Krankheiten oder Umweltproblemen führt? Regierungen müssen möglicherweise globale Vorschriften erlassen, um diese Fragen angemessen zu beantworten.

    Auswirkungen von Designerzellen 

    Weitere Auswirkungen von Designerzellen können sein:

    • Menschliche Zellen werden so manipuliert, dass sie gegen die Auswirkungen des Alterns immun werden. 
    • Neue Industrien konzentrierten sich auf Zelldesign und -herstellung, was zur Schaffung von Arbeitsplätzen und erhöhten Investitionen in die Biotechnologie führte.
    • Designerzellen werden zur Beseitigung von Umweltschadstoffen eingesetzt, was zu einer saubereren und gesünderen Umwelt führt.
    • Die Produktion nährstoffreicherer Pflanzen trägt zur Verbesserung der öffentlichen Gesundheit bei und senkt die Gesundheitskosten.
    • Die Schaffung von Biokraftstoffen führt zu einer Verringerung unserer Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen und fördert die Energieunabhängigkeit.
    • Mögliche Störungen in Ökosystemen, die unvorhergesehene Folgen für die Artenvielfalt haben.
    • Erneute Debatten über Designerbabys, die Fragen zur Moral der Konstruktion „perfekter“ Menschen aufwerfen und wie dies die sozioökonomischen Ungleichheiten verschlimmern könnte.

    Fragen zu berücksichtigen

    • Welche zusätzlichen Anwendungen fallen Ihnen für Designzellen in verschiedenen Branchen ein? 
    • Glauben Sie, dass es Anwendungen von Designerzellen im Streben nach Unsterblichkeit gibt?

    Insight-Referenzen

    Für diesen Einblick wurde auf die folgenden beliebten und institutionellen Links verwiesen: