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Biotech in meinem Schlafzimmer machen
In einem Gästezimmer des Hauses seiner Familie im irischen County Cork wiederholt Cathal Garvey die Taten, die zum Anbruch des Biotechnologiezeitalters führten. Er baut Bakterien an. Er fügt DNA hinzu. Er sieht, was passiert.
Bakterien zu transformieren war früher eine riesige Sache, eine neue Methode, erklärt er. Heute können Sie dies mit Bittersalz und einer rezeptfreien Abführmittelmarke tun.
Der 26-jährige Garvey hat vor zwei Jahren sein Doktorandenprogramm in einem großen Krebslabor abgebrochen. Anstatt die Wissenschaft aufzugeben, machte er es sich jedoch selbstständig und gab 4.000 US-Dollar aus, um ein Labor im Haus seiner Eltern auszustatten. Als Mitglied der Do-it-yourself-Biologiebewegung lässt sich Garvey von den Anfängen der Hobby-Computer inspirieren, als Garagen-Tüftler Unternehmen wie Apple und den Rest der PC-Industrie hervorbrachten. Die Idee ist jetzt, dass jeder – nicht nur akademische Labore mit großem Budget oder große Unternehmen – in der Lage sein sollte, Biotechnologie zu praktizieren.
Garvey arbeitete noch an seiner Doktorarbeit, als er sein erstes Experiment zu Hause versuchte: die Isolierung hellblauer biolumineszierender Bakterien aus Tintenfischen, die er von einem Korkfischhändler gekauft hatte. Es war ein Anfängerexperiment, aber er sagt, er habe sofort gemerkt, dass er die Wahl hatte: Würde ich fertig sein und ein paar Buchstaben nach meinem Namen bekommen oder den Tag nutzen und etwas tun, was getan werden musste?
Sein Ziel sei es, zu zeigen, dass Biologie quelloffen und mit geringem Budget betrieben werden kann. Anstelle von Bechern verwendet er recycelte Gläser. Ein Sterilisator wird aus einem Schnellkochtopf und einer Heizplatte aufgebaut. Um seine Keime zu ernähren, kocht er Kartoffeln zu einer stärkehaltigen Mischung. An einer Universität wird einem beigebracht, dass dies alles zu teuer und alleine schwer zu bewerkstelligen ist, sagt er.
DIY-Biologie ist Teil eines umfassenderen Trends im Design, der manchmal als Maker-Kultur bezeichnet wird: Menschen verwenden 3D-Druckdienste oder billige, kundenspezifische elektronische Schaltungen, um Prototypen von Geräten, Produkten oder Fahrzeugen zu entwickeln. Jetzt, wo Amateure kann Raketen in den Weltraum bringen , was hindert sie daran, Lebensformen in der Küche gentechnisch zu verändern?
Mehrere Heimwerker-Biologen haben begonnen, kostengünstige Geräte herzustellen, damit mehr Menschen teilnehmen können. CoFactor, ein kalifornisches Unternehmen, verkauft jetzt ein DNA-Kopiergerät für 599 US-Dollar namens OpenPCR . Und über Shapeways, eine 3D-Druckerei, verkauft Garvey einen von ihm entworfenen Reagenzglashalter aus Kunststoff. Wenn es zu Hause an einem Bohrer befestigt wird, wird das 50-Dollar-Stück zu einem schnellen Dreh Zentrifuge . In der Nähe von San Francisco gibt es jetzt ein 2.400 Quadratmeter großes Labor namens BioCurious , wo Community-Mitglieder ihre molekularbiologischen Fähigkeiten testen können.
George Church, Professor für Genetik an der Harvard Medical School, leistete Pionierarbeit in der DIY-Bewegung in der Biologie . Ein Grund dafür, dass der Trend seiner Meinung nach nicht von der Hand zu weisen ist, besteht darin, dass die Kosten sowohl für die Synthese als auch für die Entschlüsselung von DNA-Molekülen jetzt sinken fünfmal schneller als die Kosten für Rechenleistung. Das macht es sehr interessant zuzuschauen, sagt er.
Einige angehende Garagenbiologen sind auf Hindernisse gestoßen. Nach einem Bier-Treffen im September in einer Kneipe, eine DIY-Biografie Gruppe in Seattle beschlossen, zu schließen, weil es an klaren Zielen fehlte. Andere lokale Gruppen – ohne Laborraum oder Geld – haben ein ähnliches Schicksal erlitten.
Zusammen gehackt: Ein selbstgebautes Thermocycling-Instrument, das von Cathal Garvey aus einer Kaffeedose und einer Heißluftpistole hergestellt wurde, kostete weniger als 80 US-Dollar. Es wird verwendet, um DNA-Moleküle zu kopieren. Viele kommerzielle Versionen kosten mehr als 1.000 US-Dollar.
Auch sind nicht alle von der Bewegung so beeindruckt wie die Kirche. Ich wäre ein wenig skeptisch, was der Endpunkt von all dem ist, sagt Declan Soden, der Biologe des Cork Cancer Research Center, in dessen Labor Garvey einst studiert hat Der Aufwand und die Ressourcen seien ziemlich groß, und die gesetzlichen Auflagen seien viel strenger, sagt Soden, dessen Labor über ein Jahresbudget von 3 Millionen US-Dollar verfügt. Ich denke, das macht es aus der Liga der Do-it-yourself-Bastler.
Eine weitere Sorge ist, dass Hobbyisten Bakterien in Haushaltsspülen spülen oder sogar gefährliche Keime erzeugen. Soden sagt, Garvey war ein sehr, sehr intelligenter Student, der zu ungeduldig war, um in einem großen akademischen Labor zu arbeiten. Meine Sorge ist, dass Sie Bakterien verändern, und das kann ein Risiko für die breite Öffentlichkeit darstellen, sagt er.
Dennoch glauben einige Zukunftsforscher, dass die Bürgerbiologie eines Tages mit der industriellen Biotechnologie konkurrieren könnte, so wie Open-Source-Software kommerzielle Produkte herausfordert. 2007, Freeman Dyson vorhergesagt diese Führungsrolle in der Biotechnologie würde sich schließlich von großen Konzernen wie Monsanto zu Küchenlabors verlagern und eher klein und domestiziert als groß und zentralisiert werden.
Ein Unternehmen, das den DIY-Trend als Geschäftsmöglichkeit sieht, ist Autodesk. Der Softwarehersteller, der leistungsstarke Designprogramme für Ingenieure und Architekten vertreibt, sponsert seit Kurzem Gentechnik-Wettbewerbe an Hochschulen und entwickelt Software, die Biologen bei ihrem Ziel unterstützt, die Gene von Bakterien so umzuverdrahten, dass sie Kraftstoff oder Drogen. Unsere heutigen Generationen erwarten, in der Welt etwas zu verändern, und sie erwarten, dass die materielle Welt darauf reagiert, sagt Jeff Kowalski, Chief Technology Officer von Autodesk. Biologie wird ein Teil davon sein. Obwohl ich zustimme, dass die Wissenschaft für die Menschen nicht vollständig zugänglich ist, sehen wir, dass sie schnell zur Ware wird.
Nach Zahlung einer Lizenzgebühr von 325 US-Dollar erhielt Garvey im vergangenen Juli die Genehmigung der irischen Umweltschutzbehörde, im Haus seiner Mutter genetisch veränderte Mikroben zu erzeugen. Seine Laboreinstufung der Klasse 1 lässt ihn nur mit Keimen arbeiten, die ein vernachlässigbares Risiko für die Öffentlichkeit oder die Umwelt darstellen.
Das aktuelle Ziel von Garvey ist es, ein geeignetes System für Hobbybiologen zu entwickeln, die Bakterien gentechnisch verändern wollen. Das Bakterium E coli , das in Universitätslaboren üblich ist, ist nicht so einfach zu verarbeiten. Es riecht, frisst teure Medien und hat in der Öffentlichkeit einen schlechten Ruf als Verursacher giftiger Mageninfektionen. Stattdessen versucht Garvey, ein gemeinsames Bodenbakterium zu etablieren, Bacillus subtilis , als Open-Source-Standard. B. subtilis hat einen unbeschriebenen Ruf, sagt er.
Mit seinem Computer entwarf Garvey einen kreisförmigen Ring aus 3.200 DNA-Buchstaben, für dessen Synthese und Versand er einem Auftragslabor in Texas 1.300 Dollar bezahlte. Es handelt sich um ein Miniatur-Chromosom namens Plasmid, das die B. subtilis Bakterien absorbieren. Um einem Keim neue Eigenschaften zu verleihen (z. B. Fluoreszenz oder den Geruch von Regen auf einem Bürgersteig), spleißen Sie einfach die benötigte DNA in das Plasmid.
Garvey nennt sein Konstrukt Indie Biotech Backbone 1.0, und er plant, es an andere Biohacker zu verkaufen. Jetzt, wo wir einige Werkzeuge haben, ist die schwierigste Frage, was wir damit machen sollen, gibt er zu. Für seinen Teil stellt er sich vor, Gras umzuprogrammieren, um Dieselkraftstoff herzustellen – etwas, das er draußen anpflanzen und wachsen lassen könnte. Der Traum, sagt er, sei, das Leben zu programmieren, herumzuspielen, wo es nichts kostet, zu scheitern.