20.10.2017 - BOKU Team tritt bei iGEM 2017 an


Ambitioniertes Forschungsprojekt zur Beschleunigung des natürlichen Plastikabbaus eingereicht

Im November 2017 nehmen erstmals Wiener Studierende an der International Genetically Engineered Machines (iGEM) Competition teil. Der vom MIT initiierte Wettbewerb im Bereich der synthetischen Biologie findet in Boston/Massachusetts statt und gilt als prestigeträchtige „Molekularbiologie-Olympiade“. Das Team aus 15 BOKU-StudentInnen der Lebensmittel- und Biotechnologie stellt sich dem Wettbewerb mit einem Forschungsprojekt zum enzymatischen Plastikabbau durch Mikroorganismen. Da dieser natürliche Prozess sehr langsam verläuft, will das Team iGEM BOKU-Vienna 2017 mittels neuer gentechnischen Methoden die Evolution von Enzymen beschleunigen und damit zu verbesserten Recyclingprozessen und dem natürlichen Abbau von PET in der Umwelt beitragen. 

Globale Herausforderung Plastikmüll
Der verantwortungsvolle Umgang mit Kunststoffen stellt eine der globalen Herausforderungen des 21. Jahrhunderts dar. Vor allem in Entwicklungs- und Schwellenländern findet nur ein Bruchteil des benutzten Verpackungsmaterials den Weg in den Recyclingprozess; der Rest landet früher oder später im Meer. Aufgrund dieser Problematik hat sich in den letzten Jahrzehnten im Pazifik ein Müllwirbel von rund drei Millionen Tonnen angesammelt, der ständig weiter wächst. Meereslebewesen nehmen das Plastik mitsamt den Schadstoffen, die darin enthalten sind, irrtümlich als Nahrung zu sich und landen so über die Nahrungskette auch auf unseren Tellern. Viele ExpertInnen sind zwar der Ansicht, die Natur werde auf lange Sicht selbstständig durch Entstehung Plastik-fressender Bakterien dieses Problem in den Griff bekommen, dieser evolutionärer Prozess kann aber Jahrtausende in Anspruch nehmen. Die StudentInnen des iGEM Teams BOKU-Vienna 2017 wollen diese Entwicklung mittels neuer gentechnischer Methoden drastisch beschleunigen. 

PET-abbauende Bakterien optimieren
Im Laufe der letzten Jahre haben wiederholt Meldungen über die Entdeckung Plastik-abbauender Bakterien (frei oder als Kommensale im Verdauungstrakt bestimmter Raupen lebend) Schlagzeilen gemacht. Manche dieser Mikroorganismen besitzen Gene für Enzyme, die den weit verbreiteten Kunststoff Polyethylenterephthalat (PET) spalten können. Obwohl diese Proteine die rückstandslose Zerlegung von PET in seine weitgehend harmlosen Grundbausteine ermöglichen, sind sie evolutionär noch neu und dementsprechend nicht ausoptimiert. Die Bakterien können PET also verdauen, wachsen aber noch sehr langsam. Um diesen Umstand zu beheben, haben die jungen BiotechnologInnen ein neues Konzept zur beschleunigten Evolution entwickelt, das es einem Organismus erlaubt, einen bestimmten Teil seines Genoms (z.B. nur ein einzelnes Gen) wesentlich schneller zu mutieren als das restliche Erbmaterial. Auf diese Weise würden negative Auswirkungen von Zufallsmutationen, die bei global erhöhten Mutationsraten schon nach wenigen Generationen akkumuliert auftreten, ausgeschlossen. Angewandt auf die Gene der neu entdeckten PETasen sollen so innerhalb kurzer Zeit und mit drastisch reduziertem Arbeitsaufwand besser arbeitende Enzymvarianten ausfindig gemacht und ein effizienter biologischer Abbau von PET ermöglicht werden. 

Biologischer Plastik-Abbau vs. Recycling 
Neu entdeckte Mikroorganimen wie das 2016 auf einer Mülldeponie in Japan entdeckte Bakterium Ideonella sakaiensis nutzen PET als Kohlenstoffquelle und können so einen dünnen PET-Film in rund sechs Wochen vollständig abbauen. Die verantwortlichen Enzyme wecken in Zeiten globaler Plastikverschmutzung entsprechend reges Interesse. Im herkömmlichen Recyclingprozess hingegen wird gebrauchtes Plastik iterativ aufgeschmolzen und neu gegossen, wodurch Reinheit und Qualität mit jedem Zyklus abnehmen. Enzymatische Verfahren könnten die Polymere hingegen wieder in ihre chemischen Grundbausteine aufspalten, welche sich einerseits nicht vom Ausgangsrohstoff unterscheiden und sich andererseits auch in andere Chemikalien überführen ließen. Für so ein „Bio-Recycling“ reicht aber die Effizienz der bisher entdeckten Enzyme jedoch noch nicht aus – ein Umstand, dass das BOKU-Team im Rahmen der iGEM Competition ändern möchte. 

Stichwort: iGEM Competition
Die iGEM (international Genetically Engineered Machines) Competition ist ein ursprünglich vom Massachusetts Institute of Technology (MIT) initiierter, jährlich und weltweit stattfindender Wettbewerb, der sich der Lösung dringlicher Probleme unter Zuhilfenahme der Techniken und Methoden der Synthetischen Biologie verschrieben hat. Mit dem Team der BOKU ist dabei heuer erstmals eine Wiener Universität bei dieser prestigeträchtigen „Molekularbiologie-Olympiade“ vertreten. Im Zuge des Wettbewerbs konnten die 15 Studierenden der Lebensmittel- und Biotechnologie zunächst ein eigenes Forschungsvorhaben frei wählen, theoretisch ausarbeiten und schließlich in den Sommermonaten grundlegende Vorexperimente zu dessen Umsetzung durchführen. Die Ergebnisse werden sie im November den rund 300 Konkurrenzteams und der internationalen Jury beim Abschlussevent in Boston vorstellen. Neben der BOKU werden sie dabei vorrangig von im heimischen Biotech-Sektor ansässigen Unternehmen unterstützt. 

Fotodownload (iGEM Team BOKU-Vienna 2017):
drive.google.com/file/d/0B_1y5Fz4Wd-heWl0UkZVbElBLVU/view

Kontakt / Rückfragen:
Univ.Prof. Diethard Mattanovich
diethard.mattanovich(at)boku.ac.at 
+43 1 47654-79042

Dr. Hans Marx
hans.marx(at)boku.ac.at
+43 1 47654-79105

Michael Baumschabl (Studentischer Projektleiter)
michael.baumschabl(at)students.boku.ac.at
0660 5567383

iGEM BOKU Vienna dankt: 
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Vogelbusch
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