Das 17 Mitglieder starke diesjährige HHU-Team befasste sich mit einem biotechnologischen Projekt. Grundgedanke war, dass angesichts begrenzter Ressourcen bei gleichzeitig steigender Nachfrage eine nachhaltige Lösung entwickelt werden muss, um verschiedene Chemikalien herzustellen. Denn viele heute genutzte Produktionswege sind alles andere als nachhaltig. Genetisch angepasste Bakterien sind hierfür ein geeigneter Ansatz, denn es ist möglich, durch Editierung ihres Genoms die Baupläne von Molekülen einzubringen, die die Bakterien anschließend herstellen. Dieses Verfahren wird heute schon vielfach eingesetzt, kann aber optimiert werden.
Das STREAM-Team entwarf einen modularen Bioreaktor (ein sogenannter Chemostat) für die Bakterien. In ihm können zentrale Prozessparameter unter anderem mithilfe von Biosensoren gemessen werden. Die Studierenden arbeiteten an einer Kombination dieses Reaktors mit einem speziell entwickelten bakteriellen Bioproduktionsstamm, bei dem durch Hinzugabe von sogenannten Induktoren – speziellen steuernden Stoffen – die Expressionsstärke einzelner Gene verändert werden kann. Dadurch kann der Produktionsweg angepasst werden.
Anthea Fernandes vom iGEM2025-Team: „Unser System zeichnet sich durch einen leicht austauschbaren Produktionsweg aus, der eine flexible chemische Synthese ermöglicht. Mithilfe des Biosensor-Plasmids ist eine kontinuierliche Überwacht möglich, was die schnelle Anpassung an variable Bedingungen vereinfacht und die Ausbeute stabilisiert.“
„Darüber hinaus senkt unser Chemostat die Kosten drastisch“, ergänzt Emma Tullius: „Unser modulares System kostet nur einen Bruchteil des üblichen Preises für einen Bioreaktor. Es ist einfacher zu bedienen und kann auch von jedem nachgebaut werden.“ Ergänzend dazu entwickelte das Team eine frei zugängliche Software, um Versuche präziser, zugänglicher und reproduzierbarer zu machen. Abgerundet wird dies durch ein Simulationsmodell, wodurch kostspielige Trial-and-Error-Experimente vermieden werden können, indem Ideen vorher am Computer getestet werden.
Mareen Krügel betont: „Indem wir die Einstiegshürden für ein biotechnologisches System senken, wollen wir nachhaltige Forschung zugänglicher machen.“
Die Studierenden der HHU arbeiteten daran, den praktischen Nutzen anhand von zwei gentechnisch veränderten Bakterienstämmen zu demonstrieren, die zum einen Vanillin – eine biotechnologisch wichtige Chemikalie und Aromastoff für die Lebensmittelindustrie – und zum anderen Kaempferol – das potenziell medizinisch eingesetzt werden kann – produzieren. Nele Bertram: „Unser System kann die Produktionsausbeute von Vanillin und Kaempferol optimieren und eröffnet damit den Weg zu einer kostengünstigen grünen Biotechnologie.“
Die Jury des iGEM-Wettbewerbs überzeugte das Konzept und zeichnete das Projekt mit einer Goldmedaille aus. Darüber hinaus wurde es als „Best Biomanufacturing Project“ nominiert.
Projekt STREAM
Das HHU-Team setzt sich aus 17 Mitgliedern unterschiedlicher Semester und Studienschwerpunkte zusammen, aus den Fächern Biologie, Biochemie, Quantitative Biologie, Chemie und Interdisziplinäre Naturwissenschaften. Unterstützt wurden sie von sieben sogenannten Advisors: erfahrene Mitglieder der vorherigen iGEM-Teams. Auch wurde das Team in fachlichen Fragen durch „Principal Investigators“ (PIs) betreut: Prof. Dr. Guido Grossmann vom Institut für Zell- und Interaktionsbiologie und Dr. St. Elmo Wilken vom Institut für Quantitative und Theoretische Biologie.
iGEM-Wettbewerb
Vor über 20 Jahren startete iGEM am Massachusetts Institute of Technology (MIT) in den USA. Seitdem fördert der internationale Wettbewerb den interdisziplinären Austausch zwischen Teams aus dutzenden Ländern und bietet jungen Forschenden eine innovative Plattform, um die Möglichkeiten der synthetischen Biologie miteinander weiterzuentwickeln. iGEM ist inzwischen eine globale Bewegung geworden. Im Finale, dem „Grand Jamboree“ in Paris, treffen sich im Herbst des Jahres die Teams und stellen ihre Projekte den anderen Teams und der Jury vor. Seit 2016 beteiligen sich Teams der HHU.
