Biohacker : Gentechnik in der Garage

Erbanlagen verändern und Lebewesen neue Fähigkeiten verleihen – das war die Domäne von Profi-Forschern. Inzwischen ist Biotechnik so einfach zu handhaben, dass auch zu Hause gebastelt wird.

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Handarbeit. Ein Großteil der Arbeit in einem Molekularlabor besteht darin, Flüssigkeiten von einem Gefäß in ein anderes zu pipettieren.Illustrationen: Veronique Ansorge
Handarbeit. Ein Großteil der Arbeit in einem Molekularlabor besteht darin, Flüssigkeiten von einem Gefäß in ein anderes zu...

Einige Gene aus dem Glühwürmchen zu nehmen, sie zu verändern und so ins Erbgut einer Pflanze einzubauen, dass sie kräftig leuchtet, das klingt nach High-Tech-Forschung. Doch es sind nicht Profi-Wissenschaftler, die diese Idee nun verwirklichen wollen, sondern eine Gruppe von Hobby-Gentechnik-Freaks. Seit gut einer Woche werben sie auf der Crowdfunding-Plattform „Kickstarter“ für ihre Idee. Wer 5 Dollar spendet, soll später einen Aufkleber erhalten, für 40 Dollar gibt es Samen der Leuchtpflanze. Mehr als 200 000 Dollar haben die Initiatoren aus den USA, Israel, Österreich und Großbritannien schon eingeworben.

Die Hobbyforscher sind kein Einzelfall. Außerhalb von Universitäten entwickelt sich zurzeit eine Szene, die mit dem genetischen Code ähnlich spielerisch und kreativ umgeht wie Computerhacker in den 1970er Jahren mit Programmiersprachen. Sie nennen sich „Biohacker“ und tragen die Techniken zum Verändern von Erbgut aus den Universitäten in Heimlabors in Kellern und Küchen. Möglich ist das, weil die in den 1980er Jahren entwickelten Biotechniken inzwischen so einfach zu handhaben und billig auszuführen sind.

Manche wichtige Geräte, etwa zum Vervielfältigen von DNA ersteigern die Tüftler billig bei Ebay, andere bauen sie in echter Do-it-yourself-Manier einfach nach, beispielsweise eine Zentrifuge aus einem kleinen Bohrer. Enzyme und andere molekularbiologische Werkzeuge bestellen sie bei Dienstleistern für wenige hundert Euro.

Mit Schnaps und Schaschlikstäbchen

Getragen wird die Bewegung vor allem von enthusiastischen Studenten, die am iGEM-Wettbewerb (international Genetically Engineered Machine) teilgenommen haben, der jedes Jahr am Massachusetts Institute of Technology in Cambridge, USA, stattfindet. Innerhalb eines Sommers statten Studententeams Bakterien mit modulartig standardisierten Erbgutstücken aus und verleihen ihnen neue Fähigkeiten, wie zum Beispiel in verschiedenen Farben zu leuchten, Gerüche zu produzieren oder Gifte zu detektieren. Häufig haben die Teilnehmer kaum Vorkenntnisse in der Genforschung und viele Ideen der Teams scheitern auch. Dennoch lassen sich jährlich Tausende von Studenten von der euphorischen Stimmung des Wettbewerbs anstecken und gründen in Boston, Baltimore, Amsterdam und Paris und anderen Städten Biohacker-Labore, um Ideen zu verfolgen, die in Universitäten und Firmen keinen Platz finden.

Bei „Genspace“ in Brooklyn bei New York lassen die Biohacker beispielsweise Ballons in den Himmel steigen, um in großer Höhe Luftproben zu nehmen und darin nach bislang unbekannten Bakterien zu suchen. Und im Biohackerlabor „Biocurious“ im kalifornischen Sunnyvale, südlich von San Francisco, hat Patrick D’haeseler aus Tintenstrahldrucker-Technik einen „Bioprinter“ gebastelt. Vorerst hat er damit nur ein grünlich leuchtendes Graffito aus Bakterienzellen auf eine Petrischale gedruckt – „I love Biocurious“. Doch D’haeseler, hauptberuflich Bioinformatiker an den Lawrence Livermore Laboratories in San Francisco, will mit der Technik irgendwann Blättern ähnliche künstliche Organe drucken, mit denen sich Sonnenenergie gewinnen lässt.

D’haeseler ist auch am Leuchtpflanzenprojekt beteiligt. In dem Gemeinschaftslabor von Biocurious, das 2011 gegründet wurde, soll der unscheinbaren, aber von Biologen schon für viele Genversuche benutzten Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana) eine Reihe von Genen eingesetzt werden, um sie zum Leuchten zu bringen. Die Gene aus dem Glühwürmchen müssen dafür an die Pflanze angepasst werden. Dieses Gen-Design findet jedoch zunächst nicht im Labor, sondern am Computer statt – mit Hilfe einer Software namens Genome Compiler von der gleichnamigen Firma von Omri Amirav Drory, einem der Köpfe hinter dem Leuchtpflanzenprojekt.

Drorys Start-up sitzt im Land der biblischen Schöpfung, an einer lärmenden Hauptverkehrsstraße in Tel Aviv, in drei kleinen Büroräumen im zweiten Stock eines Wohn- und Bürogebäudes. So wie Computerhacker in Editoren Computercode schreiben, schreiben Biohacker mit Genome Compiler Erbgut-Code. Die Benutzung ist kostenlos, jeder kann das Programm herunterladen. Bezahlen müssen Profi-Forscher oder Biohacker erst, wenn die Erbgutstücke tatsächlich produziert werden sollen, die sie am Bildschirm per Mausklick virtuell zusammengesteckt haben wie ein Hobby-Eisenbahner seine H0-Schienenstrecken. Das fertige DNS-Stück bestellt Genome Compiler bei spezialisierten Firmen. Bis vor kurzem war das ein teurer Spaß. Doch inzwischen ist der Preis pro DNS-Baustein auf einen Vierteldollar gefallen. (Immer noch ein stolzer Preis für Erbgutstücke aus 10 000 Bausteinen, wie sie Drory und Co. für ihre Leuchtpflanze benötigen.)

Zu den Biohackern, die bereits mit Genome Compiler herumgespielt haben, gehört auch Andreas Stürmer. An seinem Computer zu Hause im österreichischen Wels hat der Biotechnik-Student schon einige Gen-Konstrukte gebastelt, die Pflanzen oder Fische zum Leuchten bringen oder Biosprit erzeugen lassen sollen. Bislang war ihm das Bestellen zu teuer. Aber jetzt haben Drory, Stürmer und die übrigen Mitstreiter genug Geld zur Verfügung, um verschiedene Konstrukte zu testen und herauszufinden, welche DNS-Sequenz die Ackerschmalwand nicht nur müde glimmen, sondern kräftig leuchten lässt. Denn nicht jede Sequenz, die am Computer sinnvoll erscheint, funktioniert in der Realität auch wie gewünscht, Gentechnik heißt immer auch Ausprobieren und Experimentieren. „Jeder kann sich beteiligen und Gen-Designs vorschlagen und die besten werden dann ausgewählt und synthetisiert“, sagt Stürmer.

Dass ein Erfolg möglich ist, haben Forscher in professionellen Labors bereits gezeigt. 2010 hat Alexander Krichevsky von der State University of New York, USA, laut Online-Fachmagazin PLOS eine Tabakpflanze zum Leuchten gebracht – mit bloßem Auge gerade noch erkennbar, aber eher nicht ausreichend, um die Leselampe gegen eine Tabakstaude eintauschen zu können. Doch Drory ist sich sicher, dass irgendwann sogar Städte wie Tel Aviv nachts von grünlich schimmernden Straßenbäumen beleuchtet werden könnten – ohne Stromverbrauch.

An Enthusiasmus und Utopien mangelt es der Szene nicht. Aber was können Hobby-Genbastler wirklich schaffen? Wie viele Profi-Forscher, ist auch James Collins von der Boston University, skeptisch. Die Ausstattung in Hackerspaces oder Heimlabors reiche nicht aus, um mehr als nur eine „frische Perspektive“ beizusteuern.

„Es kann sein, dass Forschung inzwischen so kompliziert ist und so viel Expertise und Infrastruktur erfordert, dass DIY keinen nennenswerten Beitrag leisten kann“, sagt auch Ellen Jorgensen vom New York Medical College. Es sei aber noch zu früh, das einzuschätzen. Jorgensen ist seit 25 Jahren Molekularbiologin und eine der Gründerinnen von Genspace – weil sie anfangs die „herablassende Attitüde“ gehabt habe, dass Hobby-Biologen einen Profi dabei haben sollten, damit sie nicht „irgendetwas Dummes“ tun. Inzwischen wisse sie aber, dass Leute, die sich auf DIY-Biologie einließen, in der Regel gut Bescheid wüssten, sagt Jorgensen.

Auch Drory verspürt kein Unbehagen, dass mit computergenerierten Genen auch Organismen mit unerwünschten Eigenschaften entstehen und in die Umwelt gelangen könnten: „Das ist Evolution“, sagt der Biochemiker lapidar. „Die Evolution hat uns hervorgebracht, so dass wir nun Neues kreieren können.“ Bislang hätten Glühwürmchen in der Evolution keinen Sex mit Bäumen gehabt, aber Menschen könnten diese Erbgutsequenzen nun zusammenfügen und Neues schaffen. „Ein leuchtender Baum ist nicht gefährlich, sondern einfach schön und schreit geradezu danach, geschaffen zu werden.“

Aber während es in den USA erlaubt ist, Lebewesen auch in der heimischen Küche gentechnisch zu verändern, verbieten Gentechnik-Gesetze in Europa das Einschleusen von neukonstruiertem Erbgut in ein Lebewesen. Solche Experimente dürfen hierzulande nur in einem zugelassenen Labor stattfinden, das bestimmte Sicherheitsanforderungen erfüllt. Andreas Stürmer hat zwar bereits Bakterien gentechnisch verändert und zum Leuchten gebracht – allerdings in einem Gen-Labor der Universität Linz. „Das ging problemlos“, sagt der Biohacker, „und es war beeindruckend!“

Auch wenn die Biohacker-Bewegung in den USA nicht durch Gesetze eingeschränkt wird, beobachten die Behörden das Treiben dennoch genau. Seit Jahren schon hält das FBI Kontakt zu der Szene. Im Sommer letzten Jahres lud die US-Bundespolizei sogar mehrere Dutzend Biohacker aus der ganzen Welt zu einem Workshop bei San Francisco ein. Und tatsächlich nutzt ein bunter Haufen aus Biologen, Programmierern, Elektrotechnikern und Künstlern im Studentenalter, die Gelegenheit zum Gedankenaustausch – obwohl sich in dem fensterlosen, von FBI-Agenten durchsetzten Tagungsraum im Keller eines Hotels eine drückende Atmosphäre der Überwachung breitmacht. Zwar beteuert das FBI, dass es bislang nur positive Erfahrungen mit der Biohacker-Szene gemacht habe und es keinen Anlass zur Sorge gebe, Biohacking könnte Bioterror-Anschläge erleichtern. Doch auf dem Workshop zeigt eine Agentin, wie sich das FBI ein Worst-Case-Szenario des Biohacking vorstellt: Per Powerpoint wird die fiktive Biohackerin „Deb“ präsentiert, die extreme politische Reden schwingt, mit gefährlichen Bakterien arbeiten will, die Bedenken der anderen Biohacker in den Wind schlägt und spät nachts im Gemeinschaftslabor arbeitet. „Würdet ihr den Vorfall melden?“ fragt die Agentin, und meint es wohl eher rhetorisch.

Denunziation im Labor? Den deutschen Biohacker Rüdiger Trojok ärgert das. „Biohacking ist eine zivile Angelegenheit und keine Sache für die Geheimdienste.“ Solange Biohacker die jeweiligen Sicherheitsregeln einhalten, dürfe sich der Staat nicht einmischen. Zwar hält sich der Freiburger Biologie-Student, der wie so viele auch am iGEM-Wettbewerb teilgenommen hat und sich dann ein Heimlabor eingerichtet hat, an die vergleichsweise strengen deutschen Gentechnik-Gesetze. Doch wenn jeder an Gentech-Werkzeug herankommt, dann könnte so mancher Biohacker die teure und aufwendige Einrichtung eines Sicherheitslabors scheuen und heimlich zu Hause werkeln. Er schlägt öffentliche, mit allen Sicherheitsstandards ausgestattete und zugelassene Gemeinschaftslabors vor, in denen die Biohacker basteln können.

Derzeit zieht Trojok nach Berlin um. Denn auch hier trifft sich inzwischen regelmäßig eine Gruppe von Biohackern um die Informatik-Studentin Lisa Thalheim in der „Raumfahrtagentur“ im Berliner Wedding, einem Hackerlabor für Tüftler aller Art. Dort hat sie sich in einer ehemaligen Toilette ein winziges, kaum fünf Quadratmeter großes Biolabor eingerichtet. Thalheim fühlt sich schon lange in der Hackerszene wohl, engagiert sich im Chaos Computer Club, und verdient sogar ihren Lebensunterhalt damit, Computersysteme von Firmen vor Hackerangriffen zu schützen. Jetzt will sie vom Computer- zum Biohacker werden – obwohl sie das Wort so gar nicht mag und viel lieber von „Biotinkering“ oder „Biofrickeln“ spricht, um den Spiel- und Bastelcharakter zu betonen.

Noch hat sich die Berliner Gruppe an gentechnische Experimente nicht herangewagt. „Wir sind auf der Suche nach geeigneten Laborräumen in Berlin, wo wir unter den gesetzlichen Sicherheitsbestimmungen einfache gentechnische Experimente machen können“, sagt Thalheim. Sie hofft auf Kooperationen mit Universitäten oder Forschungseinrichtungen. Derweil stehen sogenannte magnetotaktische Bakterien aus Berliner Tümpeln im Fokus, deren Schwimmrichtung sich per Magnet bestimmen lässt. Daraus eine Art biologisches Pacman-Spiel zu entwickeln, träumt Thalheim, „das wäre cool“.

- Ein Dokumentarfilm zum Thema, „Die Gen-Köche – Biohacker und die genetische Revolution“ (Autoren: Alexander Schlichter/Sascha Karberg), läuft am Dienstag, dem 7. Mai, um 22 Uhr 45 im Bayerischen Fernsehen.

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