Biotechnologie Bronze für Bochumer Antibiotika-Detektor

Bakterien, die gegen immer mehr Antibiotika resistent sind, gelten als eines der größten Probleme der Menschheit. Ein Faktor, der zu der Entstehung von Resistenzen beiträgt, ist die Tatsache, dass Rückstände von Antibiotika über das Abwasser in Gewässerkreisläufe gelangen. Doch wie kann man feststellen, dass solche Wirkstoffe ins Abwasser gelangt sind, und rechtzeitig einschreiten? Zu diesem Zweck hat ein achtköpfiges Studierendenteam der Biologie der Ruhr-Universität Bochum sich vorgenommen, ein Bakterium zu einem Detektor umzubauen. Bei Kontakt mit bestimmten Antibiotika sollte er aufleuchten und die Wirkstoffe auch gleich beseitigen. Mit dieser Idee bewarben sie sich im Wettbewerb „International Genetically Engineered Machine Competition“, kurz iGEM. Und sie brachten eine Bronze-Medaille mit nach Hause. Danko Vulas und Beyzanur Celebi aus dem Wettbewerbsteam namens RUBochum berichten von einer unvergesslichen Erfahrung.

Was waren die ersten Schritte im Wettbewerb?
Danko Vulas: Am Anfang des Wintersemester 22/23 haben wir einen vorbereitenden Kurs in synthetischer Biologie belegt, der uns auf denselben Wissensstand gebracht und die Teambildung vorangebracht hat. Am Ende des Semesters haben wir uns zu fünft zusammengeschlossen und über Social Media noch drei weitere Mitglieder gewonnen. Wir kommen überwiegend aus den Masterstudiengängen der Biologie und Biochemie.

Dann startete das Projekt. Worum ging es dabei?
Beyzanur Celebi: Schon während des vorbereitenden Kurses haben wir überlegt, einen Biosensor zu gestalten, der β-Lactam-Antibiotika im Abwasser erkennen, abbauen und ein farbliches Feedback liefern sollte. Wir wollten den Biosensor als Ganz-Zell-System konstruieren. Als unseren Wirtsorganismus haben wir uns dafür den Modellorganismus Escherichia coli vorgestellt, jedoch diesen schnell wieder verworfen, da das System schwierig in E. coli umzusetzen gewesen wäre. Nach weiterer Literaturrecherche entschieden wir uns für den Organismus Bacillus licheniformis. Sein entscheidender Vorteil ist, dass er eine chromosomal kodierte β-Lactamase besitzt, die unter der Kontrolle eines durch β-Lactam-Antibiotika induzierbaren Promotors liegt. Das wollten wir uns zunutze machen und hinter das β-Lactamase-Gen ein Gen für ein grün fluoreszierendes Protein schalten.

Das hört sich aufwändig an. Gab es finanzielle Unterstützung?
Vulas: Die Anmeldegebühr zum Wettbewerb wurde von der Fakultät für Chemie und Biochemie übernommen, aber wir mussten noch Sponsoren suchen, die uns mit Laborbedarf unterstützt haben. Ein Labor haben uns der Lehrstuhl Biologie der Mikroorganismen und die Arbeitsgruppe Mikrobielle Biotechnologie der Fakultät für Biologie und Biotechnologie zur Verfügung gestellt.

Was gab es außer der Laborarbeit noch zu tun?
Vulas: Neben der Laborarbeit brachte der Wettbewerb noch einige weitere Herausforderungen mit sich, wie das Gestalten einer Wiki-Page, das Gestalten eines Promotionsvideos und eines Präsentationsvideos mit entsprechenden Dateien für Untertitel und Öffentlichkeitsarbeit. Folglich mussten einige aus unserem Team programmieren, Videoschnitt und Lehre lernen. Um Öffentlichkeitsarbeit zu leisten, haben wir Schulen und Konferenzen besucht, um dort unser Projekt vorzustellen.

Und dann kam der Showdown in Frankreich?
Celebi: Nach Abschluss der Vorbereitungen ging es schließlich zum sogenannten Grand Jamboree, auf dem wir eine 30-minütige Beurteilung durchlaufen mussten und eine 15-minütige Präsentation in unserem „village“ halten durften – der Bereich, für den sich das Team entschieden hatte, in unserem Fall Umwelt. Um eine Vorstellung dafür zu bekommen, wie das Grand Jamboree ablaufen wird, hatte die TU Eindhoven zuvor ein Mini Jamboree ausgerufen, bei dem Teams aus den Benelux-Staaten und in diesem Jahr auch Deutschland teilnehmen durften, um ihre abschließende Präsentation vor einer Jury zu halten und einige Fragen zu beantworten. Damit waren wir gut vorbereitet.

Das Grand Jamboree selbst war eine atemberaubende Erfahrung. Von dem Moment an, in dem wir unseren Fuß auf das Gelände des Paris Expo Port de Versailles gesetzt hatten, wurde wir von einer überwältigenden Menge gleichgesinnter Menschen aus der ganzen Welt begrüßt, die dazu alle unglaublich talentiert in ihrem Fach sind. An unserem Stand und in verschiedenen Präsentationen mussten wir unser Projekt vielen Menschen vorstellen. Letztlich haben wir die Bronze-Medaille geholt.

Vulas: Trotz der vielen Arbeit war das Ganze eine unvergessliche Erfahrung. Von dem Bewältigen unangenehmer Herausforderungen über das Einarbeiten in neue Methodiken und Bereiche bis hin zum Vernetzen mit jungen Forschenden auf der ganzen Welt bietet iGEM einem alles, was nötig ist, um als Mensch und als zukünftige*r Wissenschaftler*in zu wachsen.