Die synthetische Biologie (SynBio) ist ein multidisziplinäres Wissenschaftsgebiet, das sich mit dem Entwurf und der Konstruktion neuartiger künstlicher biologischer Stoffwechselwege, Organismen und Geräte sowie mit der Neugestaltung bestehender natürlicher biologischer Systeme befasst, um diesen neue Fähigkeiten zu verleihen. Diese technisch gestalteten Systeme sollen Probleme in der Medizin, der Fertigung und der Landwirtschaft lösen. Die SynBio umfasst Methoden und Werkzeuge aus allen Disziplinen der Lebenswissenschaften und der Ingenieurwissenschaften.*

Die SynBio ist ein interdisziplinäres Fachgebiet, das eine Brücke zwischen den Naturwissenschaften und den Ingenieurwissenschaften schlägt. In diesem Bereich versuchen Wissenschaftler, biologische Systeme zu verstehen und zu manipulieren oder neuartige Systeme mit neuen oder verbesserten Funktionen zu entwickeln. Durch die Anwendung ingenieurwissenschaftlicher Prinzipien wie Modularität, Standardisierung und rationales Design zielt die SynBio darauf ab, die Biologie vorhersehbarer und programmierbarer zu machen, damit sie nützliche Aufgaben erfüllen kann, wie beispielsweise Diagnosesysteme für Infektionen, neuartige Materialien oder die Herstellung komplexer Wirkstoffe. Das übergeordnete Ziel der SynBio ist es, reale Probleme zu lösen und gleichzeitig sicherzustellen, dass diese Technologien sicher sind und der Gesellschaft zugutekommen.

Das Fachgebiet hat bereits eine Reihe bemerkenswerter Anwendungen hervorgebracht. Einer der frühesten Erfolge war die gentechnische Veränderung von Mikroorganismen zur Herstellung des Malariamedikaments Artemisinin, wodurch eine zuverlässigere und erschwinglichere Quelle für dieses lebensrettende Medikament geschaffen wurde. Die SynBio hat zudem die Entwicklung von mRNA-Impfstoffen ermöglicht, die während der COVID-19-Pandemie eine entscheidende Rolle spielten. In der industriellen Biotechnologie werden gentechnisch veränderte Mikroorganismen zur Herstellung von Biokraftstoffen, Enzymen, Lebensmittelzutaten und nachhaltigen Chemikalien eingesetzt. Zu den Umweltanwendungen zählen Biosensoren, die Schadstoffe nachweisen, sowie Mikroorganismen, die dazu dienen, Verunreinigungen aus Boden und Wasser zu entfernen.

Jüngste Fortschritte in der DNA-Synthese, bei Genom-Editierungstechnologien wie CRISPR, in der Automatisierung und bei der künstlichen Intelligenz haben das Innovationstempo in der SynBio beschleunigt. Forscher untersuchen nun die Erzeugung synthetischer Zellen, programmierbarer therapeutischer Mikroben und gentechnisch veränderter biologischer Systeme, die auf Umwelt- oder medizinische Signale reagieren können.

Angetrieben durch die rasante Entwicklung der SynBio tauchen regelmäßig wichtige neue Fragen hinsichtlich Biosicherheit, Ethik und Governance auf. Der sichere Einsatz der in diesem Bereich entwickelten Technologien erfordert, dass wir die Chancen und Risiken dieser Innovationen verantwortungsbewusst und unter Einbeziehung der Öffentlichkeit angehen.

*In Anlehnung an https://royalsociety.org/news-resources/projects/synthetic-biology