16. Nov 2016

Synthetische Biologie – Forscher träumen weiter

Das Feld der synthetischen Biologie stabilisiert sich, zumindest was die Forschung an öffentlichen Instituten betrifft. Und die akademischen Forscher haben – im Gegensatz zur Industrie – ihre Visionen noch nicht aufgegeben.

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Analyse aller Publikation, die sich mit synthetischer Biologie beschäftigen. Quelle: Raimbault et al.

Der Begriff „synthetische Biologie“ war anfangs – also vor etwa 20 Jahren – noch mit bahnbrechenden Utopien verknüpft. Manche witterten auch das große Geld und gründeten eifrig Firmen – bislang allerdings mit enttäuschenden Ergebnissen. Die wenigen Unternehmen, die tatsächlich profitabel sind, backen heute eher kleinere Brötchen. Und die akademische Forschung? Leute mit visionären Neigungen dürfen aufatmen: Im Elfenbeinturm hält man an seinen Träumen fest.

Diesen Eindruck haben französische Forscher um Benjamin Raimbault mit Zahlen unterfüttert. Sie nahmen sich alle wissenschaftlichen Publikationen vor, die mit synthetischer Biologie zu tun haben – zwischen 2000 und Mitte 2015 immerhin 4605 Artikel. Zwei Merkmale interessierten sie besonders: Die Häufigkeit von Zitaten und Ko-Zitaten sowie die Verteilung relevanter Stichworte. Mit Hilfe von Algorithmen (u. a. Louvain, der Gruppen in großen Netzwerken erkennt) wurden dabei Zusammenhänge, Strukturen und Trends sichtbar.

Stabilisieren, wachsen, träumen

Insgesamt viel komplizierte Mathematik, die eine Fülle von Daten lieferte – deutlich zu viel für einen einzelnen Blogbeitrag. Ich will mich daher auf die drei Punkte konzentrieren, die mir am wichtigsten erscheinen: Das Feld der synthetischen Biologie stabilisiert sich, wächst aber dennoch weiter, und hat seine Visionen noch nicht verloren.

Zum ersten Punkt – wie misst man überhaupt die Stabilität eines Forschungsfeldes? Zum einen über das Vorhandensein robuster Netzwerke. Und die sind eindeutig auf dem Vormarsch: Seit etwa 2010 wächst die Zahl der synthetischen Biologen rapide an, die auf direktem Wege in einem Kollaborations-Netzwerk verbunden sind (siehe Largest Component Analysis in der obigen Abbildung).

Ein weiteres Indiz: Die Zahl der Neuankömmlinge nimmt beständig ab. 2014 haben zwar immer noch beeindruckende 70 % der Autoren erstmals in diesem Feld publiziert, zehn Jahre zuvor lag dieser Anteil jedoch bei 89 %. Und die Tendenz ist eindeutig weiter sinkend.

Eine Schublade namens synthetischer Biologie

Allerdings: Auch wenn der relative Anteil sinkt, in absoluten Zahl steigt die Zahl der Neu-Autoren weiterhin an. Die Gesamtzahl der Publikation wächst ebenfalls – jährlich durchschnittlich um 34 %. Und auch wenn die Netzwerke sich stabilisieren, von dem Zustand in anderen Gebieten der Lebenswissenschaften (sei es die Forschung mit Zebrafischen oder dem Krebsgen BRCA) ist man noch weit entfernt. Das Feld der synthetischen Biologie entwickelt sich also dynamisch weiter.

Die letzte der drei Erkenntnisse erscheint auf den ersten Blick trivial: Der Begriff „synthetische Biologie“ ist eher Schublade als Definition – das Feld besteht aus einem Sammelsurium unterschiedlicher Disziplinen. (Interessanter Nebengedanke: Bunt zusammengewürfelte Communities fördern den Austausch von Ideen). Die Analyse vom Raimbault und Co hilft allerdings dabei, dieses Durcheinander klarer zu strukturieren. Dabei kristallisieren sich vier Kerngebiete heraus, als da wären: der Biobrick-Ansatz, genome engineering, metabolic engineering und die Erzeugung von Protozellen.

Diese vier Kerngebiete sind jedoch nicht gleichwertig. Die Schaffung von Protozellen scheint eher auf dem absteigenden Ast, metabolic und genome engineering hingegen bleiben vital und befinden sich etwa auf Augenhöhe. Im Rampenlicht steht jedoch eindeutig der Biobrick-Ansatz: Er ist der größte (die Forscher fanden noch fünf Untergruppen), er vereinigt die meisten Zitate, und der Algorithmus positioniert ihn eindeutig in das Zentrum des Netzwerks.

Biobricks und Visionen

Nun kann man argumentieren, dass der Biobrick-Ansatz der radikalste und visionärste dieser Bereiche ist. Er orientiert sich am stärksten an den Ingenieurwissenschaften: Seine Konzepte sind reich an elektronischen Metaphern wie Schaltkreise, genetische Schalter, Module, und in der Praxis nutzt digitale Modelle, standardisierte Prozesse und die Boolesche Logik. Wenn es eine umfassende Utopie der synthetischen Biologie gibt, kommt sie hier am deutlichsten zum Ausdruck.

Leider ist die Lebendigkeit eines akademischen Feldes keine Garantie dafür, dass die Anwendungen sich jemals als brauchbar für den Alltag erweisen. Die Industrie ist jedenfalls einen Schritt zurückgewichen: Die Hoffnung auf umweltfreundliche Biokraftstoffe und neuartige Medikamente hat sich noch nicht erfüllt. Zwar sind einige Firmen erstmals profitabel, aber die Produktpalette ist ernüchternd: Düfte für Kosmetika und Ergänzungsstoffe für Fertig-Lebensmittel. Visionen sehen anders aus.

Die Grundlagenforschung bleibt lebendig, und das ist sicher ein gutes Zeichen. Allerdings bedeutet dies auch, dass es bis zum Durchbruch noch ein weiter Weg ist. Das Feld hält die Fahnen hoch – nur wie immer dauert es länger als erhofft.

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