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Gentechnologie:
Know how mit Dual-‐Use-‐Aspekten
Biologische Grundlagen der Friedensforschung
Carl Friedrich von Weizsäcker-Zentrum für Naturwissenschaft und Friedensforschung Forschungsstelle
Biologische Wa"en und Rüstungskontrolle
Mirko Himmel
22.04.2015
www.txtwriter.com
Das Mäusepocken-‐Experiment
Ziel: Künstlich induzierte ProdukBon von AnFkörpern gegen körpereigene Eizellen
Strategie: Rekombinantes Mäusepockenvirus kodiert zusätzlich für ein Protein der Eihülle, die folgende Immunantwort führt zur Zerstörung der Eizellen und damit zur Unfruchtbarkeit
OpFmierung: Verbesserte EffekBvität durch KoprodukFon von Interleukin-‐4
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Das Mäusepocken-‐Experiment
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Das Mäusepocken-‐Experiment
Experiment schlägt fehl: rekombinantes Mäusepockenvirus ist auch für erfolgreich immunisierte Tiere tödlich!
Warum war dieses Experiment überhaupt möglich?
Was waren die technischen Voraussetzungen?
Was ist Gentechnik? Auf welchen biologischen Grundprinzipien beruht ihre Anwendung? Was sind mögliche Dual Use-‐ImplikaFonen der Gentechnik?
Gentechnik • Technische Methoden zur Arbeit mit geneFschem Material basierend auf GeneBk, Molekularbiologie und Biochemie
• Gezielte Veränderung vorhandener geneBscher Elemente oder neuarBge KombinaBon derselben (RekombinaFon)
• Erzeugung gentechnisch veränderter Organismen (GVO) durch Übertragung dieser Elemente
Gentechnik • Verschiedene Anwendungsbereiche:
– Rote Gentechnik (z.B. Medizin)
– Grüne Gentechnik (Pflanzenbiotechnologie)
– Weiße Gentechnik (Industrieanwendungen)
– [Gelbe Gentechnik (Insektenbiotechnologie)]
Entwicklung der Gentechnik
Historischer Überblick • Vererbung biologischer Merkmale: Wodurch erfolgt die Weitergabe geneBscher InformaBonen? Durch Proteine?! Vielleicht stabilisiert durch Nukleinsäuren (1869 entdeckt)?
• Griffith Experiment (1928): Bakterien können biologische Eigenschaaen durch einen unbekannten Überträger („transformaBng principle“) untereinander austauschen („TransformaFon“, von S. pneumoniae S-‐ auf R-‐Stamm)
Historischer Überblick • Avery et al. (1944): IdenBfizierung von Desoxyribonukleinsäure (DNS / DNA) als Überträger der MerkmalsinformaBonen zwischen Bakterien (und nicht Proteine, Lipide oder Polysaccharide)
• Watson & Crick (1953): Aunlärung DNA-‐Struktur (u.a. mit Daten von Rosalind Franklin & Maurice Wilkins), erste mechanisBsche Erklärung der Vererbungs-‐vorgänge
Desoxyribonukleinsäure (DNS, engl. DNA)
Cytosin
Guanin
Adenin
Thymin
Phosphat
Desoxyribose
hpp://www.nature.com/scitable/topicpage/discovery-‐of-‐dna-‐structure-‐and-‐funcBon-‐watson-‐397
DNA-‐Doppelhelix
Ribonukleinsäure (RNS, engl. RNA)
Historischer Überblick • Zentrales Dogma der Molekularbiologie (1958): Weg der Übermiplung geneBsch determinierter InformaBonen
DNA > RNA > Protein
• GeneFscher Code (1966): 3 aufeinander folgende NukleoBde (Triplep) kodieren für eine Aminosäure
Historischer Überblick • Humangenomprojekt (1990-‐2001): vollständige Sequenzierung des menschl. Genoms
• Bakterien-‐Genom (1995): erstes Genom eines Prokaryoten (Haemophilus influenzae) sequenziert
• Hefe-‐Genom (1996): erstes Genom eines Eukaryoten sequenziert
• Pflanzen-‐Genom (2000): Genom von Arabidopsis thaliana sequenziert
Ambrogelly et al., Nature Chemical Biology 3, 29 -‐ 35 (2007)
GeneFscher Code
Aminosäuren
Black: standard codons Red: codon with changed assignments to the amino acids shown in the outer circle in blue (standard amino acids) or red (noncanonical amino acids). Filled squares denote stop codons. The blue asterisk indicates codons that may be unassigned in some organisms or organelles.
hpp://www.science-‐explained.com/theory/dna-‐rna-‐and-‐protein/ hpp://www.rise.duke.edu/
Vom Gen zum Protein
OrganisaFon eukaryoFscher Gene
Lokalisierung geneFscher InformaFonen
DNA (Chromosom)
Plasmid (lineares o. ringförmiges
DNA-‐Molekül)
Bakterien
DNA oder RNA
Viren
Archaeen
Eukaryoten
mtDNA (in Mitochondrien)
DNA (Chromosom)
Zellkern
Prokaryoten
Pflanzen: cpDNA
Anfänge der Gentechnik • Entdeckung Ligasen (1967): verbindet freie DNA-‐Enden miteinander
• Entdeckung RestrikFonsenzyme (1969): schneiden DNA-‐Moleküle im Bereich besBmmter NukleoBdsequenzen
• Erste rekombinante DNA (1972): künstlich erzeugte NeukombinaBon von DNA-‐Moleküle
Anfänge der Gentechnik Cohen et al. (1973) (1): Gezielte KonstrukFon eines DNA-‐Moleküls („Plasmid“) mit neuer biologischer FunkFon (AnBbioBka-‐Resistenz)
Bakterielles Plasmid pSC102 (1)
(1) Proc Natl Acad Sci U S A. 1973 Nov; 70(11): 3240–3244
Quelle: Wikipedia
-‐> Erstmalig Erzeugung eines rekombinanten Organismus!
Anfänge der Gentechnik • Gezielte ManipulaBon von DNA-‐Molekülen!
• Übertragung biologischer Eigenschaaen durch gentechnische Arbeitsmethoden!
• Asilomar-‐Konferenz (1973): Bewertung potenzieller Risiken gentechnischer Arbeiten (Bsp.: Erzeugung Tumor-‐auslösender Darmbakterien möglich?)
Historischer Überblick 1. Asilomar Konferenz
(01/1973, USA)
Gordon Konferenz (06/1973, USA)
N.A.S. Kommission über rekombinante DNA-‐Moleküle
(1973-‐1974, USA)
Schutzmaßnahmen für Mensch & Umwelt
-‐ Moratorium f. Arbeit m. rekombinanter DNA -‐ Expertenkommission -‐ Expertenkonferenz -‐ Richtlinien für Umgang mit rekomb. DNA
Einrichtung N.A.S. Kommission
2. Asilomar Konferenz (02/1975, USA)
Auyebung Moratorium Vorschläge für Richtlinien (Einteilung gentechn. Arbeiten in 4 Risikogruppen, techn. Sicherheitsmaßnahmen, Verbot best. Arbeiten mit hochpathogenen MO + Toxinen, großen Kulturvolumina, Freisetzungsversuche)
Historischer Überblick NIH-‐Richtlinie (07/1976, USA)
Genrichtlinien (1978, BRD)
Einteilung gentechn. Arbeiten in 4 Risikogruppen, Techn. Sicherheitsmaßnahmen Verbot best. Arbeiten mit hochpathogenen MO + Toxinen, großen Kulturvolumina, Freisetzungsversuche) Unterweisung Personal, Genehmigungsverfahren
EG Richtlinien (04/1990, EWG)
Gründung Zentrale Kommission für die Biologische Sicherheit (ZKBS) Richtlinien zum Schutz vor Gefahren durch in vitro neukombinierte Nukleinsäuren (in Anlehnung an NIH-‐Richtlinien)
„Richtlinie 90/219/EWG über die Anwendung geneBsch veränderter Mikrorganismen in geschlossenen Systemen” (Systemrichtlinie) „Richtlinie 90/220/EWG über die absichtliche Freisetzung von geneBsch veränderten Organismen in die Umwelt” (Freisetzungsrichtlinie)
Historischer Überblick Gentechnik-‐Gesetz
(06/1990)
Einteilung gentechn. Arbeiten in 4 Risikogruppen Techn. Sicherheitsmaßnahmen Genehmigungsverfahren Unterweisung Personal, Arbeitsschutz Freisetzung, Inverkehrbringen
Gesetzliche Regelungen
Gesetzliche Regelung • Gentechnik-‐Gesetz (GenTG):
– Schutz und Vorsorge vor schädlichen Auswirkungen gentechnischer Arbeiten und gentechnisch veränderter Produkte mit Rücksicht auf Mensch, Tiere und Pflanzen
– Rechtlicher Rahmen für Herstellung und in Verkehr bringen gentechnisch veränderter Produkte bzw. durch GVO erzeugter Produkte
– Rechtlicher Rahmen für Nutzung der Gentechnik für Forschung und wirtschaaliche Interessen
Begriffe nach § 3 GenTG
• Organismus: Jede biologische Einheit, die fähig ist, sich zu vermehren oder geneBsches Material zu übertragen, einschließlich Mikroorganismen.
• Gentechnische Arbeiten: Erzeugung, Vermehrung, Lagerung, Zerstörung oder Entsorgung sowie der innerbetriebliche Transport von GVO
• Sicherheitsstufen: Gruppen gentechnischer Arbeiten nach ihrem Gefährdungspotenzial (S1 – S4)
• GVO: Ein Organismus, mit Ausnahme des Menschen, dessen geneBsches Material in einer Weise verändert worden ist, wie sie unter natürlichen Bedingungen nicht vorkommt.
• Vektor: Ein biologischer Träger, der Nukleinsäuresegmente in eine neue Zelle einführt.
Begriffe nach § 3 GenTG
• Gentechnische Anlage: Einrichtung, in der gentechnische Arbeiten im geschlossenen System durchgeführt und bei der spezifische Einschließungsmaßnahmen angewendet werden..(Labor-‐, Tierhaltungs-‐ und Technikräume, ProdukBonsanlagen oder Gewächshäuser).
• Laborsicherheitsmassnahmen: Festgelegte Arbeitstechniken und eine festgelegte Ausstapung von gentechnischen Anlagen.
• Biologische Sicherheitsmassnahmen: Die Verwendung von Empfängerorganismen (z.B. E.coli K12 Stämme) und Vektoren mit besBmmten, gefahrenmindernden Eigenschaaen.
• Freisetzung: Das gezielte Ausbringen von GVOs in die Umwelt.
• Inverkehrbringen: Die Abgabe von Produkten an Dripe, soweit diese nicht zu gentechnischen Arbeiten in gentechnischen Anlagen oder für genehmigte Freisetzungen besBmmt sind
Gesetzliche Regelung • Gentechnik-‐Gesetz (GenTG):
– BegriffsbesBmmungen (GVO, Freisetzung, Inverkehrbringen)
– Pflicht zur Risikobewertung – Schutz-‐ und Vorsorgepflichten (Arbeitsschutz, Produktsicherheit, Umweltschutz)
– Auflagen für Betrieb gentechnischer Anlagen (Genehmigung, Aufzeichnungspflicht, Sicherheitsbeauaragte, Sicherheitseinstufung der gentechnischen Arbeiten)
Gentechnische Arbeiten, bei denen nach dem Stand der Wissenschaa nicht von einem Risiko für die menschliche Gesundheit und die Umwelt auszugehen ist. S1
Gentechnische Arbeiten, bei denen nach dem Stand der Wissenschaa von einem hohen Risiko oder dem begründetem Verdacht eine solchen Risikos für die menschliche Gesundheit oder die Umwelt auszugehen ist. S4
Gentechnische Arbeiten, bei denen nach dem Stand der Wissenschaa von einem mäßigen Risiko für die menschliche Gesundheit oder die Umwelt auszugehen ist. S3
Gentechnische Arbeiten, bei denen nach dem Stand der Wissenschaa von einem geringen Risiko für die menschliche Gesundheit oder die Umwelt auszugehen ist. S2
www.bvl.bund.de
Stand: 12/2013
Gentechnische Anlagen in Deutschland
Stufe Anzahl
S1 4594
S2 1506
S3 107
S4 4
Stufe Öffentliche Hand
Privat-‐wirtschao
Anzahl
S1 3583 906 4489
S2 1266 191 1457
S3 87 10 97
S4 4* 0 4 www.bvl.bund.de
Stand: 12/2013
Gentechnische Anlagen in Deutschland
Stand: 12/2010
Stufe Anzahl
S1 4594
S2 1506
S3 107
S4 4
Gentechnische Anlagen in Europa: S4-‐Labore
European biosafety labs set to grow. Nature 462, 146-‐147 (2009); Neu dazu gekommen: Labor in Budapest
Budapest
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Gentechnische Verfahren
EssenFelle Techniken • DNA-‐Isolierung, Gelelektrophorese • RestrikFonsverdau, LigaFon • PolymerasekeqenreakFon (PCR) • DNA-‐Klonierung (Vektoren, Spender-‐Empfänger-‐Systeme, SelekBonsmechanismen)
• DNA-‐Transfer (TransformaBon, TransfekBon, TransdukBon)
• DNA-‐Sequenzierung • Regulierbare Genexpression (z.B. für Proteinherstellung)
PolymerasekeqenreakFon (PCR) • Entwickelt 1983, v.a. durch Kary Mullis (Biochemiker) • 1993 Nobelpreis für Chemie (mit Michael Smith) Prinzip: VervielfälFgung von DNA-‐Abschniqen durch wiederholte
DNA-‐Synthese ausgewählter DNA-‐Bereiche
Gereinigte DNA (Template) OligonukleoBde („Primer“)
DNA-‐Polymerase NukleoBde (dNTPs)
Pufferlösung Mg2+-‐Salz
ATP
DNA-‐Template, DNA-‐Polymerase, anBsense-‐Primer, sense-‐Primer
PolymerasekeqenreakFon (PCR)
Wikipedia
Wikipedia
DNA-‐Fragmente
Auaragung DNA-‐Fragmente
Isolierung amplifizierter DNA-‐Fragmente
Wikipedia
hpp://www.shmoop.com/biotechnology/dna-‐technology.html
DNA-‐Sequenzierung
hpp://www.shmoop.com/biotechnology/dna-‐technology.html
DNA-‐Sequenzierung
PCR
hpp://www.web-‐books.com/MoBio/Free/Ch9A1.htm
RestrikFons-‐ verdau
LigaFon in DNA-‐Plasmide
Plasmid-‐Transfer in E. coli
Prinzip der Klonierung (von rekombinanter
Plasmid-‐DNA)
Herstellung rekombinanter Proteine
hpp://www.ied.edu.hk/biotech/eng/classrm/explain/health3.jpg
Weitere Entdeckungen • McClintock (1948, 1983): Entdeckung der Transposons („springende Gene“)
• „Gene Silencing“ (1978): Ausschaltung einzelner GenfunkBonen durch AnFsense-‐OligonukleoFde
• Gen-‐Knockout (1989): Strategien zur gezielten Ausschaltung von Genen in VersuchsBeren (v.a. Maus)
hpp://www.scinexx.de/wissen-‐aktuell-‐bild-‐7209-‐2007-‐10-‐08-‐9596.html
Gen-‐Knockout in der Maus
©Nobel FoundaFon
Beispiel für Knockout-‐Strategie
• SäugeBere: je Gen 2 Kopien (Diploidie) • Austausch zw. Chromosomenpaaren: homologe RekombinaFon
• Erzeugung künstliches Chromosomen-‐fragment (targeIng construct) mit veränderter Gensequenz
• Gene targeIng in vitro: Einschleusen Chromosomenfragment in embryonale Stammzellen (ESZ) und homologe RekombinaFon ergibt PopulaBon von ESZ mit verändertem Genom
• InjekBon selekBerter rekomb. ESZ in Blastozyste und ImplantaFon in Uterus einer Leihmuper (AmmenBer)
• Chimäre Nachkommenschao (Beispiel:„Mosaikmäuse“)
• Nachfolgende Kreuzungen liefern homozygote transgene Mäuse
Originalmethode: DNA-‐InjekBon in befruchtete Eizelle
Gen-‐Knockout in der Maus Einsatz von Knockout-‐Mausmodellen für: • Analyse von GenfunkFonen auf Ebene des gesamten
Organismus
• Nachstellen von Krankheitsbildern (z. B. Einbringung einer krankheitsverursachenden GenmutaBon)
• Erzeugung besonders empfindlicher VersuchsFere mit gesteigerter Neigung z. B. InfekBonskrankheiten oder Störungen des Stoffwechsels auszubilden
• KondiFoneller Knockout: induzierbarer Gen-‐Knockout (z. B. in Abhängigkeit von Embryonalentwicklung)
„Gene Silencing“ • AnFsense-‐RNA: einzelsträngige RNA (asRNA), inhibiert komplementäre mRNA
• RNA-‐Interferenz, RNAi (1998): – miRNA (microRNA, 2001): dsRNA (17-‐24 bp), nicht vollständig komplementär, hemmen TranslaBon versch. mRNA-‐Spezies
– siRNA (small interfering RNA, 1999): dsRNA (20-‐25 bp), vollständig komplementäre Basenpaarung, hemmen TranslaBon einer best. mRNA-‐Spezies
„Gene Silencing“
Ribosom Protein
DNA
TranskripBon
TranslaBon
mRNA
Aminosäuren (gebunden an
tRNA)
„Gene Silencing“
siRNA
Ribosom Protein
DNA
TranskripBon
TranslaBon
mRNA
Aminosäuren (gebunden an
tRNA)
Gen-‐Knockdown!
Abbau mRNA
„Gene Silencing“ Anwendungsbereiche:
• Grundlagenforschung! Analyse von ProteinfunkBonen auf Einzelzellebene möglich
• TherapeuBsche Ansätze?? Gezielte Hemmung schädlicher GenfunkBonen??
• Biotechnologie?!
Rekombinante Proteine
Rosano & Ceccarelli, FronBers in Microbiology, 2014
Expressionsvektoren: Zielprotein + FunkBonseinheiten
Rekombinante Proteine
Zielprotein GFP
Wikipedia hpp://www.pediatrics.wisc.edu/research/ research-‐groups/hupenlocher/
Fusionsprotein
Green Fluorescent Protein
Fluoreszenzanregung durch blaues Licht
488nm 509nm
Rekombinante Proteine
Zielprotein GFP
Fusionsprotein
Wikipedia hpp://www.pediatrics.wisc.edu/research/ research-‐groups/hupenlocher/
Markierung von Strukturen auf Einzelzellebene
Markierung eines Zelltyps innerhalb eines Organismus
Rekombinante Proteine
Quelle: Fraunhofer InsBtut
Biochips Impfstoffe
TherapeuFka
Maßgeschneiderte Enzyme
Expressionssysteme I: Mikroorganismen
• Bakterien
• Hefen
• Filamentöse Pilze
• Einzellige Algen
Expressionssysteme I: E. coli
• Insulin (1978, Herbert W. Boyer, USA)
• Somatotropin (seit 1985 biosyntheBsch hergestellt)
Expressionssysteme I: Hefen
• Saccharomyces cerevisiae (Bier-‐ o. Bäckerhefe)
• HepaBBs B-‐Vakzine (1986, erster rekombinant erzeugter Impfstoff)
Expressionssysteme I: Algen
• Grüne Mikroalgen
• Modellorganismus: Chlamydomonas reinhardIi
• GeneBsch einfach aufgebauter Organismus, Genom vollständig durchsequenziert
• Einsatz u.a. für WasserstoffprodukBon untersucht
hpp://web.mst.edu/~microbio/BIO221_2009/C_reinhardBi.html
Expressionssysteme I: Algen
• Vorteile für biotechn. Anwendungen:
– Schnelle BiomasseprodukBon -‐ auch in Bioreaktoren
– KostengünsBge Isolierung der Zielsubstanz
– Kulturmedium teilweise recyclebar
– Kein Anbau auf Freilandflächen o.ä. erforderlich
hpp://web.mst.edu/~microbio/BIO221_2009/C_reinhardBi.html
Expressionssysteme I: Algen • Präklinische Studien zur VakzineprodukBon in C. reinhardIi:
– HepaBBs B – Malaria – humanes Papilloma Virus
– Maul-‐und-‐Klauenseuche – Schweinefieber (CSFV)
Expressionssysteme II: Pflanzen
• Tabak (NicoIana benthamiana, N. tabacum)
• Färberdistel (Carthamus Inctorius)
• Kartoffel, Mais, Reis
Expressionssysteme: Tabakpflanze
• 1990 erstes pflanzenbasiertes rekombinantes Protein (humanes Serumalbumin) in Tabakpflanze hergestellt
• Erzeugung transgener Pflanzen durch InfekBon mit Agrobacteriumm tumefaciens (Tumour-‐inducing plasmid Ti)
hpp://www.78stepshealth.us/transposable-‐elements/geneBc-‐engineering-‐in-‐plants.html
Rekombinante Ebola-‐Vakzine
Phoolcharoen et al., PNAS 108 (51). 2011
hpp://www.78stepshealth.us/transposable-‐elements/geneBc-‐engineering-‐in-‐plants.html
KanR
Expressionssysteme III: Insektenzellen • Sf21-‐Zellen aus Spodoptera frugiperda (Nach�alter aus der Familie der Eulenfalter)
• Sf9-‐Zellen; Subklon von Sf21-‐Zellen
• Tn-‐5 („High Five“)-‐Zellen aus Trichoplusia ni (Aschgraue Höckereule, Fam. der Eulenfalter)
Expressionssysteme III: Insektenzellen
• Kommerzielles Expressionssystem für Insektenzellen beruht auf: – Klonierung Zielgen in Vektor + Übertragung auf E. coli-‐Zellen
– Übertragung Zielgen in E. coli auf Bacmid-‐DNA durch TransposiBon
– TransfekBon Insektenzellen mit Bacmid-‐DNA – Isolierung infekBöser Baculoviren – InfekBon Insektenzellen für Proteinexpression
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hpp://tools.lifetechnologies.com/content/sfs/manuals/bactobac_man.pdf
Vector Helferplasmid (Transposase)
Bacmid
rekombinantes Bacmid
Baculoviren
Proteinexpression in Insektenzellen
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Expressionssysteme IV: Säugerzellen
• CHO
• HEK-‐293
Expressionssysteme V: zellfreie Expression • Proteinsynthese in zellfreien Ansätzen
• Extrakte verschiedener pro-‐ und eukaryoBscher Zelltypen (z. B. E. coli, Säuger-‐ oder Insektenzellen)
• Einsatzgebiete: zelltoxische Zielsubstanzen, Membranproteine, schwerlösliche Proteine
Gentechnik + Open Science
Do it yourself biology (DIY Bio)
• 2008: Jason Bobe (Harvard Medical School) + Mackenzie Cowell (Cambridge) gründen erste DIY-‐Bio-‐Gruppe in den USA
• Ziele: Durchführung biologischer (gentechnologischer) Experimente außerhalb offizieller Labore, Teilung von Wissen und Gerätschaaen („open-‐source hardware“)
• 2009: FBI nimmt Kontakt mit DIY-‐Bio-‐Gruppen auf: Aunlärung über Gefahren, InformaBonsaustausch vereinbart, Bewusstsein für Missbrauch vermipelt (Bioterrorismus und „Biokriminalität“), Self-‐monitoring
• 2014: erster DIY-‐Biologie-‐Verein in Deutschland gegründet
hpp://diybio.org
hpp://www.genspace.org
hpp://www.genspace.org
“Genspace is a nonprofit organizaFon dedicated to promoFng ciFzen science and access to biotechnology. Since 2009 we have served the greater New York area by providing educaBonal outreach, cultural events, and a playorm for science innovaFon at the grassroots level.”
InternaBonal GeneBcally Engineered Machine FoundaBon (iGEM)
• Ziele: Weiterentwicklung der SyntheBschen Biologie, Förderung einer offenen (Wissenschaas-‐) Gemeinschaa
• Veranstaltung iGEM-‐Weqbewerbe (seit 2003 am MIT als Kurs durchgeführt)
• 2012: Ausgründung vom MIT (USA) • 2014: 245 Teams; 2.300 Teilnehmer bei Preisverleihung! Beispiele für iGEM-‐Projekte: • Biosensoren für ArsendetekBon • AnBbioBka-‐Nachweis in Kuhmilch • Rekombinante E. coli als Pathogendetektoren • Leuchtende Bakterien zeigen Zuckergehalt in Honig an
hqp://igem.org/
SynBioOath • I know I don't know everything. • I learn from nature and will make use of the knowledge gained responsibly. • I respect all living systems, their complexity and dynamics and recognize my
responsibility towards them. • I recognize the power of syntheBc biology and will apply it for the benefit of
humankind. • I oppose the use of syntheBc biology to develop weapons. • I strive to improve public understanding of the methods, results and
implicaBons of syntheBc biology, its appropriate applicaBon, and potenBal consequences.
• I carefully listen to concerns and quesBons expressed by the public or members of the community and respond honestly.
• I emphasize the open sharing of ideas, knowledge and data. • I adhere to local law. • I adopt established scienBfic procedures and safe pracBces. • I will never allow financial gain, compeBBveness, or ambiBon cloud my
judgment in the conduct of ethical research and scholarship. • I faithfully transmit this code and the ethical principles upon which it is based
to all who are or may become engaged in the conduct of life science.
Shepy et al., Journal of Biological Engineering 2008
BioBricks: Standardisierung biologischer FunkBonselemente KombinaBon nach dem Bausteinprinzip möglich GeneBc engineering > Bioengineering
Missbrauchspotenziale +
Dual-‐Use-‐Aspekte
Mögliche Risiken der Gentechnik • Unkontrollierter Eingriff in die Natur durch (unbeabsichBgte)
Vermehrung von GVO (z.B. Verdrängung der Wildtypen durch Überwachsen?!)
• UnbeabsichBgtes Auskreuzen kann den natürlichen Genpool unkontrolliert verändern (Auareten neuarBger, unerwartet schädlicher GVO?)
• UnbeabsichBgte Schädigung von Mensch und Umwelt durch gentechnisch veränderte Produkte
• Mögliche Konfliktpotenziale innerhalb einer Gesellschaa (z.B. Ablehnung grüner Gentechnik), aber auch zwischen Staaten (z.B. Marktbarrieren, Produkthaaung)
Missbrauchspotenziale • Gezielte Merkmalsveränderungen biologischer Agenzien zu
nicht-‐friedlichen Zwecken
• Gezielte Merkmalsveränderungen biologischer Agenzien zur Erringung von Monopolen
• Einsatz über therapeuBsches Klonen hinaus (z.B. Klonen von Menschen)
Dual-‐Use-‐Potenzial (Beispiele) Einsatz gentechnischer Verfahren, um:
o eine Übertragbarkeit von Mikroorganismen zu erreichen oder ihre InfekBösität zu erhöhen
o die Virulenz von Mikroorganismen oder Toxinen zu erhöhen
o eine Resistenz von Mikroorganismen gegen therapeuBsche oder prophylakBsche Substanzen zu verstärken oder zu induzieren
o die Umgehung diagnosBscher Methoden zu ermöglichen
o die Verbreitungsfähigkeit, Ausbringungsfähigkeit oder „Waffenfähigkeit“ von Mikroorganismen und Toxinen zu erhöhen
o gänzlich neue Pathogene zu generieren oder bereits zurückgedrängte Pathogene wieder zu erschaffen
Quelle: www.rki.de/DE/Content/Forsch/Dual-‐Use-‐Risiken/hausverfuegung.html; modifiziert
Umgang mit der Dual-‐Use-‐ProblemaFk
• Bekanntmachung einschlägiger Verhaltenskodices (z.B. der DFG)
• Bewusstsein für mögliche Dual-‐Use-‐Risiken der eigenen Laborarbeit bei den relevanten Akteuren schaffen!
• Aufnahme entsprechender Unterrichtseinheiten in die Curricula (Schule/Universität)
• Fortlaufende Technikfolgenabschätzung und Risikobewertung (z.B. bei staatlichen Stellen (ZKBS), aber auch durch zivilgesellschaaliche Akteure)
• Transparenz fördert Vertrauen in wissenschaaliche Arbeit und trägt zum gesamtgesellschaalichen Dialog bei!
D A N K E !