IGEM 2024 IPMB Team gewinnt IGEM 2024

Studierenden-Team aus Heidelberg gewinnt iGEM, die Weltmeisterschaft für Synthetische Biologie

Ein Team von 20 Studierenden der Universität Heidelberg hat beim internationalen iGEM-Wettbewerb, einem weltweiten Wettbewerb für Synthetische Biologie, mit ihrem Projekt „PICasSO“ den Gesamtsieg sowie mehrere Spezialpreise erzielt. Unter der Betreuung von Prof. Dr. Stefan Wölfl und Prof. Dr. Dominik Niopek vom Institut für Pharmazie und Molekulare Biotechnologie entwickelten sie eine innovative Methode, um gezielt die 3D-Struktur des Erbguts in menschlichen Zellen zu verändern.

Unser Genom besteht aus langen Fäden, auf denen die Erbinformation in Form einer Abfolge von Basen kodiert ist. Im Zellkern sind diese Fäden jedoch nicht zufällig verteilt, sondern in einer komplexen, räumlich geordneten Struktur angeordnet. „Die räumliche Interaktion verschiedener Bereiche des Erbguts ist maßgeblich dafür verantwortlich, wie die Erbinformation in jeder Zelle interpretiert wird und trägt damit entscheidend zur Zellfunktion bei,“ erklärt Felicitas Thome, Mitglied des iGEM-Teams und Studentin der Molekularen Biotechnologie. Ihr Kommilitone Enno Schäfer, ebenfalls Teammitglied, ergänzt: „Während der Spezialisierung von Zellen zu Blutzellen oder Hautzellen ändert sich auch die räumliche Anordnung des Erbguts.“

Dieses Phänomen spielt auch eine Rolle bei der Krebsentstehung, denn Krebszellen zeigen häufig auffällige Veränderungen in ihrer 3D-Erbgutstruktur. Während heutige Analysemethoden die 3D-Struktur des Genoms bereits detailliert untersuchen können, fehlt es bislang an Möglichkeiten, diese gezielt zu verändern. 

Hier setzt das Heidelberger Team an: Ihre Methode basiert auf dem CRISPR-Cas-System, das üblicherweise zur gezielten Veränderung von DNA-Sequenzen eingesetzt wird. Den Studierenden gelang es, CRISPR-Cas so zu modifizieren, dass es gleichzeitig zwei verschiedene Stellen im Genom binden kann und so als dauerhafte „Brücke“ zwischen ihnen fungiert. „So lassen sich Genombereiche, die räumlich weit voneinander entfernt sind, in direkte Nähe bringen,“ erläutert Dr. Jan Mathony, Gruppenleiter in Niopeks Abteilung und Instruktor des Teams.

Am vergangenen Wochenende präsentierte das Team ihre Forschung auf dem iGEM-Wettbewerb, dem weltweit größten Forschungswettbewerb im Bereich der Synthetischen Biologie und Biotechnologie, und errang den Gesamtsieg in der traditionsreichsten Kategorie „Undergraduate“. Zusätzlich erhielt das Team weitere Auszeichnungen für die beste grundlegende Innovation (Best Foundational Advance), die beste Kollektion genetischer Bausteine (Best Parts Collection), das beste Computermodell (Best Model) und die beste Projektdokumentation (Best Wiki).

„Wir sind unfassbar stolz auf diesen großartigen Erfolg,“ erklärt Prof. Wölfl. „Die Studierenden haben über viele Monate hinweg unermüdlich im Labor und an Computermodellen gearbeitet und sich zudem durch Workshops an Schulen und weitere Aktivitäten für die Bildung im Bereich Synthetische Biologie engagiert. Sie haben sich diesen Sieg mehr als verdient.“ Prof. Niopek ergänzt: „Heidelberger Teams haben eine lange Tradition und bereits mehrfach Podestplätze und drei Gesamtsiege bei iGEM erreicht. Dieser erneute Erfolg unterstreicht die herausragende Qualität und internationale Wettbewerbsfähigkeit unserer Universität im Bereich der Synthetischen Biologie.“

Und warum heißt das Projekt „PICasSO“? Thome lächelt: „Wir haben uns am Anfang des Projekts frühe Zeichnungen von Picasso angesehen – einfache Linien und Verbindungen, die klare und schöne Strukturen ergeben. Genau das versuchen wir auch – nur eben mit der 3D-Struktur des Erbguts.“

Das iGEM Team dankt der Dr. Hans Messer Stiftung für die großzügige, finanzielle Unterstützung, die dieses Projekt möglich gemacht hat.