-
ETH-Wissenschaftler schufen Bakterien, deren Wachstum sich vollautomatisch über einen Computer steuern lässt.
Forschende am Basler Standort der ETH Zürich haben ein System entwickelt, über das ein Computer das Wachstum einer Bakterienkultur präzise steuern kann. Das könnte helfen, die biotechnologische Produktion von Molekülen, beispielsweise für die Medizin, zu verbessern.
Die Forschenden um Mustafa Khammash haben Bakterien genetisch so verändert, dass sie auf rotes und grünes Licht reagieren. Grünes Licht regt die Produktion einer lebenswichtigen Aminosäure und damit das Wachstum an, rotes Licht wirkt wie bei einer Ampel als «Stop»-Signal dafür. Das Lichtsignal wird durch einen Computer gesteuert, der so das Bakterienwachstum präzise steuern kann, teilte die ETH Zürich am Donnerstag mit.
Wie Stabilisierung bei Flugzeugen
Ausserdem misst der Computer die Wachstumsrate der Bakterien und überprüft so, ob die Kultur mit der vorgegebenen Rate wächst. Bei Störungen von aussen kann die Computer-Steuerung die Wachstumskurve der Bakterien korrigieren. Das System stellten die Forschenden im Fachjournal «Nature Communications» vor.
«Dies alles ist nur möglich, weil wir für die Steuerung modernste, feedback-gesteuerte Regelungsalgorithmen benutzen, wie sie auch in Linienflugzeugen zum Einsatz kommen, etwa um die Flughöhe stabil zu halten», wird Khammash in der Mitteilung zitiert.
«Cybergenetics»
Besonders interessant ist diese Verknüpfung von Computer und Bakterien für die biotechnologische Herstellung von Molekülen. Dabei werden Bakterien so manipuliert, dass sie das gewünschte Molekül, beispielsweise einen Antikörper für den medizinischen Einsatz, in grossen Mengen produzieren. Das von den ETH-Forschenden vorgestellte System könnte dereinst helfen, das Bakterienwachstum im Bioreaktor mit genau den gewünschten Parametern zu sichern.
Das Forschungsfeld von Khammash und seinem Team bezeichnet der ETH-Forscher als «Cybergenetics», eine Verknüpfung von Regelungstechnik und biologischen Systemen. In einem nächsten Schritt wollen die Forschenden das Steuerungssystem noch ausbauen. Damit könnte künftig die Wachstumsrate der Bakterien und die Produktionsrate des gewünschten Moleküls optimal aufeinander abgestimmt werden, schrieb die ETH.
Mehr lesen Sie hier
