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Die Desktop-Genmaschine

2019

von Biorealize

Der Schwung der Entwicklungen im Bereich Bioengineering hat die Lebenswissenschaftler außer Atem gebracht. CRISPR, die Gen-Editing-Technologie, die in Biotech-Labors fast überall eingesetzt wird, hat mit dem Gerede über Designer-Babys für Schlagzeilen gesorgt. Aber hinter dem Schimmer ist ein stetiger Strom von Software, Diensten und Maschinen aufgetaucht, der die Gentechnik einfacher, zuverlässiger und automatisierter macht. Die neueste Innovation stammt aus einer Zusammenarbeit zwischen einem Biologen, einem Designer und einem Ingenieur an der University of Pennsylvania. Sie erstellten eine Desktop-Maschine, die die Gentechnik automatisiert - keine Hände erforderlich.

"Sie können spielen und am Ende Ihr Produkt herausbringen", sagt Karen Hogan, Miterfinderin des Biorealize Microbial Design Studio und Biologielabor-Koordinatorin bei UPenn.

von Biorealize

Die Maschine sieht aus wie ein DJ-Plattenspieler. Aber anstelle von Aufzeichnungen dreht es ein Spritzenrad, das gentechnisch veränderte Mikroben enthält. Die Maschine arbeitet wie eine Montagelinie. Erstens werden die Mikroben mit mehr als 200 Volt Elektrizität gezappt, um sie der Gentechnik zugänglicher zu machen, bevor neue DNA injiziert wird. Die Mikroben werden dann in den Spritzen inkubiert. Als letzter Schritt können die Proteine, die die Mikroben produzieren, aus der Aufschlämmung extrahiert werden.

Der letzte Schritt, die Proteinextraktion, beginnt, den Biotech-Traum von der "Brotmaschine" der chemischen Brauerei zu erfüllen. In den letzten zehn Jahren hat der Pionier der synthetischen Biologie, Drew Endy, eine Maschine beschrieben, die modifizierte Mikroben enthält, die jede Chemikalie abgeben können - vom Geschirrspülmittel bis zum Tylenol. Microbial Design Studio ist ein Schritt in Richtung einer Vision, in der Benutzer Kartuschen mit Mikroben in das Gerät einsetzen und später nützliche Chemikalien am anderen Ende sammeln können.

„Man kann sich leicht eine Zukunft vorstellen, in der wir einen eigenständigen Desktop-DNA-Drucker haben, der mit Licht programmiert ist und mit dem Sie jedes gewünschte DNA-Stück auf Ihrer Küchentheke oder Bank herstellen können. Vielleicht machen Sie in Ihrer Brotmaschine eine Biosynthese von Morphin in der Hefe. “- Drew Endy, Arc Fusion

Bevor das Studio jemals ein Zuhause betritt, erwartet das Team, dass Labore es übernehmen. Das Studio ist klein genug, um auf einem Desktop zu sitzen, und kann acht Experimente gleichzeitig mit unterschiedlichen chemischen Rezepten und DNA-Designs durchführen. Wissenschaftler können sogar Maschinen wie Ziegelsteine ​​stapeln, um eine große Anzahl von Experimenten gleichzeitig zu automatisieren, sagt Miterfinder Orkan Telhan, Designprofessor bei UPenn.

„Die Automatisierung spart viel Zeit, sodass Sie sich auf Ihr Design konzentrieren können, anstatt Flüssigkeiten von einem Ort zum anderen zu befördern“, sagt er. Telhan stellt sich ganze Räume dieser Maschinen vor, die wie Computer-Server tuckern, um sie durch umfangreiche oder langfristige Experimente mit Strom zu versorgen.

Das Studio gehört zu einer sich rasant entwickelnden Werkzeuglandschaft, die das Bio-Engineering für neue Disziplinen öffnet und den Weg für eine Vielzahl neuer Biotech-Anwendungen ebnen könnte.

Das Biorealize-Team erwartet, in den nächsten zwei Jahren Maschinen zu unterschiedlichen Preisen zu verkaufen. Schulen und Hobbyisten könnten eine Basisversion für nur ein paar tausend Dollar kaufen, während Wissenschaftler eine vollständig optimierte Version gegen Aufpreis kaufen könnten. "Betrachten Sie es als einen PC für die Biologie", sagt Telhan.

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