Team:Tuebingen/JoinUs

Was ist iGEM?

Die International Genetically Engineered Machine competition (iGEM) ist einer der renommiertesten internationalen Wettbewerbe im Bereich der Synthetischen Biologie (SynBio) für studentische Teams. Im Verlauf einer Wettbewerbsperiode (ca. 8 Monate) entwickeln die interdisziplinären Teams ein künstliches biologisches System durch die Kombination von Gen-Bausteinen (BioBricks) unterschiedlicher Herkunft in einem Träger-Organismus. Diese BioBricks werden im Verlauf des Projekts selbst hergestellt oder von Teams aus den vorherigen Jahren bezogen - der Open Source-Gedanke ist ein wichtiges Element der iGEM competition.

Seitdem der Wettbewerb im Jahr 2003 zum ersten Mal vom Massachusetts Institute of Technology (MIT) ausgerichtet wurde, wurden schon viele Systeme mit einer (potenziellen) Anwendungsmöglichkeit in den Bereichen Umweltschutz und Medizin entwickelt, wobei beispielsweise Biosensoren, Selbstzerstörungsmechanismen für GVOs und Methoden zur Bekämpfung von schweren Krankheiten häufige Projektthemen darstellen. Regelmäßig werden auch ganz neue Systeme/Techniken wie CRISPR/cas oder TALEs von iGEM-Teams aufgegriffen und in den Wettbewerb eingeführt.

Das Team Tuebingen wurde 2012 von Studenten und Studentinnen der Biochemie, Bioinformatik, Biologie und Pharmazie gegründet. Mit dem "Tübingen Yeast Progestin Screen (TYPS)" konnte dieses Team einen Bronze Award erreichen. 2013 setzte das Team Tübingen das TYPS-Projekt (siehe auch "Projekt 2013") fort und konnte sich aufgrund der Erfahrungen vom Vorjahr einen Silver Award erarbeiten. Im Rahmen von iGEM2014 wurde mit der Erstellung eines Systems zur Umwandlung der Blutgruppen A, B und AB in O komplett neues Terrain beschritten.

Für iGEM2015 wird ebenfalls wieder ein komplett neues Projektthema gesucht - und DU kannst daran mitwirken!

Projekt 2014 - Tuebingen Erythrocyte Converter to O

Die moderne Medizin hat einen stetig wachsenden Bedarf nach Bluttransfusionen und daher Spenderblut. Ohne eine forschrittliche Transfusionsmedizin wäre beispielsweise die heutige intensiv- und notfallmedizinische Versorgung kaum möglich - besonders diese Fachgebiete sind stark von einer ständigen Verfügbarkeit von Spenderblut abhängig, um Leben retten zu können.

Ungünstigerweise ist es nicht möglich, einem Patienten eine beliebige Blutkonserve zu transfusionieren, da die roten Blutkörperchen (Erythrocyten) eine ganze Reihe von Antigenen präsentieren. Diese Antigene können vom Immunsystem des Transfusionsempfängers erkannt werden und im schlimmsten Fall eine Immunreaktion auslösen, die bei einem ohnehin geschwächten (Unfall-) Patienten zu schweren Komplikationen führen kann. Aus diesem Grund muss für jeden Patienten eine Blutkonserve mit passenden Antigenen gefunden werden, die keine Reaktion des Immunsystems des Transfusionsempfängers auslöst. Aufgrund der Wichtigkeit von Bluttransfusionen wurden die Erythrocyten-Antigene im Detail erforscht und in Blutgruppensystemen zusammengefasst. Eines der einfachsten und am weitesten bekannten Blutgruppensysteme ist das ABO-System, das zusammen mit dem Rhesusfaktor (Rh) die wichtigsten Antigene für eine Bluttransfusion gruppiert. Beachtet man nur das ABO-System und den Rhesusfaktor gibt es die Blutgruppen A, B, AB und O - jeweils mit und ohne Rhesusfaktor (Rh+ bzw. Rh-).

Die ABO-Antigene bestehen aus glycosilierten Proteinen auf der Außenseite der Erythrozytenmembran. Es gibt dabei jeweils ein Antigen für die Blutgruppe A und ein Antigen für die Blutgruppe B; Erythrozyten der Blutgruppe AB tragen dementsprechend beide Antigene auf ihrer Oberfläche. Rote Blutkörperchen der Blutgruppe O haben dagegen keinen der beiden Antigene. Ein Mensch bildet immer Antikörper gegen die jeweils nicht im eigenen Blut vertretenen Antigene, entsprechend haben Menschen mit Blutgruppe A Antikörper gegen Blutgruppe B und anders herum. Menschen mit Blutgruppe AB bilden folglich keinen der Antikörper und Menschen mit Blutgruppe O bilden beide. Kommt beispielsweise von Antikörpern gereinigtes Blut der Blutgruppe B bei einer Transfusion zu einem Menschen mit Blutgruppe A in Kontakt, werden die Antikörper des Transfusionsempfängers die empfangenen Blutgruppe B Erythrozyten angreifen und verklumpen. Bei einer Bluttransfusion muss als Folge davon auf die Kompatibilität des Empfänger-Immunsystems (Recipient) mit dem Spenderblut (Donor) geachtet werden:

Wie anhand obiger Tabelle ersichtlich ist, ist Blutgruppe O aufgrund des Nichtvorhandenseins von Antigenen auf der Oberfläche der Erythrozyten die universelle Spenderblutgruppe - Blutgruppe O ist mit jedem Empfänger-Immunsystem kompatibel, vor allem wenn gleichzeitig kein Rhesusfaktor-Antigen vorhanden ist. Aufgrund dieser Eigenschaft als universelle Spenderblutgruppe kommt Blutkonserven der Blutgruppe O Rh- eine besondere Bedeutung in der Notfallmedizin zu, da diese Konserven an jeden unbekannten Patienten ohne Komplikationen transfusioniert werden können. Krankenhäuser und Notfallkliniken auf der ganzen Welt - und nicht etwa nur in Krisenregionen oder infrastrukturell schwachen Gebieten, sondern auch in Mitteleuropa - sind stets mit dem Problem konfrontiert, ausreichend Notfallkonserven auf Vorrat zu halten, um Leben retten zu können. Blutgruppe O Rh- kann außerdem auch als Ersatztransfusion verwendet werden, falls nicht ausreichend Blutkonserven der eigentlichen Blutgruppe eines Patienten vorhanden sind.

Da Blutgruppe O eine relativ geringe Verbreitung in der Bevölkerung Mitteleuropas hat, ist das verfügbare Volumen dieser Blutgruppe leider stark begrenzt. Eine Lösung für alle Spenderblut-Probleme könnte im Labor erzeugtes Blut sein, dieses wird jedoch in der nahen Zukunft noch nicht allgemein verfügbar sein - außerdem sind die Kosten von künstlich erzeugtem Blut und dessen Akzeptanz in der Bevölkerung noch nicht bekannt. Eine andere Lösung, die parallel zu künstlichem Blut untersucht werden kann, stellt die Konversion von Blut der Blutgruppen A, B und AB in O dar. Es ist mit bereits seit einigen Jahren bekannten bakteriellen Enzymen möglich, die blutgruppenbestimmenden Antigene von den Erythrozyten dermaßen zu modifizieren, dass diese Umwandlung in Blutgruppe O Antigene tatsächlich praktisch möglich ist.

In unserem Projekt für iGEM2014 haben wir die Enzyme

• N-Acetyl-Galactosaminidase (NAGA) aus Elisabethkingia meningosepticum (Liu et al., 2007)
• α-Galactosidase (αGal) aus Bacteroides fragilis (Liu et al., 2007)
• Endo-β-galactosidase (EABase) aus Clostridium perfringens (Shaikh et al., 2009)

Und jetzt? Wie geht es weiter?

Für die Teilnahme an iGEM2015 stehen noch sehr viele Vorbereitungen an, momentan konzentrieren wir uns auf die Suche nach neuen Teammitgliedern.

Sobald sich ein neues Team zusammengefunden hat, ist natürlich die Findung eines neuen Projekts von größter Bedeutung. Bei dieser Projektsuche kannst auch du als neues Teammitglied auch aktiv mitwirken und so das iGEM2015-Projekt zu deinem Projekt machen.

Außerdem muss ein geeignetes Labor inklusive Ausstattung organisiert werden, wir benötigen dringend finanzielle Unterstützung durch Sponsoren und erste Grunddesigns des neuen Wikis (im Wiki wird das Projekt dokumentiert) sollten angefertigt werden. Im Verlauf des Jahres werden einige Teammitglieder vielleicht an SynBio-Konferenzen teilnehmen - dafür müssen wohl schon im Frühling erste Poster erstellt werden. iGEM ist daher nicht nur ein rein naturwissenschaftlicher Wettbewerb, sondern beinhaltet die komplette Organisation eines Labors inklusive Finanzplanung und PR-relevanten Aktionen (z.B. Website, Poster, Präsentationen). Aufgrund der Vielseitigkeit der anstehenden Aufgaben sind auch Studentinnen und Studenten aus nicht-naturwissenschaftlichen Fachbereichen (z.B. Mediendesign, Medieninformatik, BWL,...) herzlich in unserem Team willkommen!

Sobald Projektskizze und Finanzierung stehen, kann mit der Laborarbeit begonnen werden. Der Hauptteil der Laborarbeit wird dabei ab Juli/August durchgeführt werden. Der Wettbewerb endet dieses Jahr Ende September / Anfang Oktober mit einer großen internationalen Abschlusskonferenz in Boston, MA, USA.

Mitmachen

Was erwarten wir von dir (und was erwartet dich), wenn du ein Teil des iGEM-Teams Tübingen werden willst?
Am wichtigsten ist uns Engagement - einiges davon (aber auch nicht unmenschlich viel). Es gibt immer irgendetwas zu tun und im Labor kann gar nicht genug gearbeitet werden. Du musst dich also darauf einstellen, dass iGEM im Verlauf des Sommersemesters und spätestens in der vorlesungsfreien Zeit einen größeren Teil deiner Freizeit konsumieren und ein mehrwöchiger Urlaub nicht möglich sein wird. Aus diesem Grund ist es auch wichtig, dass du im Verlauf des Sommersemesters möglichst keine Klausuren bewusst schiebst oder nachschreiben musst. Wenn dann Klausurphase ist, setzen wir die wöchentlichen Treffen aus und lassen die Zentrifugen ruhen, damit du in Ruhe lernen kannst - an iGEM sollen die Klausuren nämlich nicht scheitern.

Im Verlauf des iGEM-Wettbewerbs wird sich häufig die Gelegenheit bieten, etwas Neues zu lernen. Das fängt mit für dich neuen Labormethoden und dem Lesen von Papers an, geht über das Design von Postern, die Organisation von Reisen und endet mit dem Erstellen des Projekt-Wikis noch lange nicht. An solchen Stellen erwarten wir Eigeninitiative und Lernbereitschaft von dir - wobei dich das Team in solchen Situationen nicht im Stich lassen wird.

Was erwarten wir nicht? Laborerfahrung. Wir wissen, dass du bis zu deinem dritten Studiensemester vermutlich erst ein paar Stunden Praktikum in einem Labor hattest und noch nie ganz alleine im Labor gearbeitet hast - und das ist überhaupt kein Problem. Eines der Hauptziele unserer Teilnahme am iGEM-Wettbewerb ist das ungestörte Erlernen von Labormethoden in unserem Tempo. Es gibt keine unmittelbare Abgabefrist und auch keine Note für deinen Versuch, du kannst dir also gerne einen ganzen Vormittag für das Zusammenmischen eines PCR-Ansatzes lassen. Anders als im Uni-Praktikum können wir jedoch einfehlgeschlagenes Experiment nicht einfach so hinnehmen: wir arbeiten rein ergebnisorientiert. Das Experiment muss irgendwie gelingen, sonst bleibt unser Projekt stehen. Dein Notendurchschnitt ist ebenfalls unwichtig - für das Team ist wirklich nur deine Motivation, deine Lernbereitschaft und dein Engagement von Bedeutung.

Das hört sich jetzt schlimmer an, als es ist. Du wirst selbst in der heißen Laborphase noch zu deinem Feierabendbier kommen und da wir ein relativ großes Team sind, kann die Arbeit so verteilt werden, dass niemand alles erledigen muss (Stichwort Engagement). Letztlich nehmen wir an iGEM teil, weil wir Laborarbeit gerne mögen und wir mit iGEM die Möglichkeit haben, ein ganz eigenes Projekt von Anfang bis Ende zu erdenken und zu begleiten.

iGEM ist kein bierernster Wettbewerb, sogar die Konkurrenz zwischen den Teams ist sehr gering (stattdessen wird international zusammengearbeitet). Wir haben gewöhnlich eine entspannte Atmosphäre in unseren Team und machen nur zu unserem eigenen Spaß und aus Neugier bei iGEM mit. Spaß ist praktisch die Hauptsache. Und genau den können wir bieten.

Übrigens: Studenten und Studentinnen der Biochemie können sich durch die Laborarbeit im Rahmen von iGEM bis zu 10 ECTS (Soft Skills) verdienen.