Neue Medikamente, Beiträge zur Reduktion von Energie- und Rohstoffverbrauch sowie Abfallmengen bei zahlreichen Herstellungsverfahren – all das und vieles mehr soll mit Hilfe der synthetischen Biologie eines Tages erreicht werden. Das Forschungsfeld steht erst am Anfang, muss allerdings schon zahlreiche Hürden überwinden.

Den Begriff gibt es schon seit über hundert Jahren: Der französische Forscher Stéphane Leduc veröffentlichte 1912 eine Arbeit zum Thema „La biologie synthétique“. In seinem Werk beschreibt er die Vision, Lebensprozesse mit Hilfe von Chemie und Physik nachzubauen.

Etwas mehr als ein Jahrhundert später tun sich Politik, Wissenschaft und Wirtschaft mit einer klareren Einordnung der synthetischen Biologie schwer. Sie verbindet zwei gegensätzliche Begriffe miteinander, die für Außenstehende nicht zusammenzupassen scheinen. Eine international verabschiedete und allgemein gültige Definition existiert nicht. Die EU-Kommission trug im Sommer 2014 über 30 verschiedene und sich teils widersprechende Definitionen von Forschungseinrichtungen und Fachleuten zusammen. Einigkeit unter den Positionen bestand nur darin, dass die synthetische Biologie zwischen Chemie, Physik, Lebenswissenschaften, Informationstechnologie und Ingenieurswissenschaften angesiedelt ist.

Definition aus Sicht der DIB

Aus Sicht der Deutschen Industrievereinigung Biotechnologie (DIB) geht es bei der synthetischen Biologie im Kern darum, aus verschiedenen Teilen ein biologisches System herzustellen, das auf neuen Wegen chemische Stoffe herstellen oder verarbeiten kann. Dafür könnten neuartige biologische Minifabriken eingesetzt werden, für deren Aufbau Zellen mit Biobausteinen („Biobricks“) wie DNA-Abschnitten und Proteinen individuell gefüllt werden. Man erhofft sich dadurch neue Produktionssysteme für Substanzen, die allein auf Basis der heutigen Chemie nicht effizient oder gar nicht hergestellt werden können. Um z.B. neue Antibiotika gegen multiresistente Keime oder maßgeschneiderte Medikamente für die Krebstherapie zu finden, brauchen Forscher neue Wege, um Wirkstoffe zu entwickeln, zu kombinieren und zu produzieren.

Biotechnologie vs. synthetische Biologie

Seit fast drei Jahrzehnten ist es mit Hilfe der Biotechnologie bereits möglich, Gene in großen Mengen zu kopieren und in einen anderen bereits bestehenden Organismus zu übertragen. Auf diese Weise werden Organismen z.B. um eine neue Funktion ergänzt und können chemische Stoffe wie bspw. Vitamine oder Insulin herstellen. Diese finden mittlerweile in fast allen Lebensbereichen Anwendung, z.B. in der Medizin, der Kosmetik, der Ernährung oder in der Landwirtschaft. Biotech ist Alltag!

Die synthetische Biologie will viel mehr als nur Gene kopieren und in Organismen einsetzen: Biobricks aus unterschiedlichen Organismen sollen miteinander völlig neu kombiniert werden können.

Zukunftsperspektiven eröffnen

Wann die synthetische Biologie praktische Anwendung finden wird, ist noch völlig offen. Auch das ökonomische Potenzial lässt sich noch nicht konkret abschätzen. Vielversprechende Forschungsergebnisse gibt es aber. Das hat auch die Europäische Union (EU) erkannt und sieht in der synthetischen Biologie eine Technologie von hoher strategischer und ökonomischer Bedeutung, die mittlerweile mit erheblichen Mitteln finanziert wird. Hohe Investitionen werden laut einer Expertengruppe der EU-Kommission vor allem für Forschungs- und Entwicklungsarbeiten vorgenommen. Sie sollen den Bereichen Umweltschutz (u.a. Reinigung von Abluft, Abwasser und kontaminierter Böden), Energie, chemische Produkte, Biomedizin und Biopharmazeutik zugutekommen.

Missverstanden und unklar definiert

In der Diskussion um synthetische Biologie entsteht immer häufiger der Eindruck, dass das Forschungsfeld das Stadium der Grundlagenforschung bereits verlassen habe. Hinzu kommt, dass Kritiker ebenso wie Befürworter klassische Biotechnologieprojekte mitunter bewusst als synthetische Biologie deklarieren. Sie verwenden den Begriff unkritisch und unreflektiert. Unglücklicherweise wird vor allem in den USA von Biotechnologieverbänden der Begriff synthetische Biologie fälschlicherweise als Synonym für die industrielle Biotechnologie verwendet. Gleichzeitig nutzen industriekritische Organisationen das Thema, um noch strengere Regelungen oder sogar Anwendungsverbote für die heutigen Verfahren der industriellen Biotechnologie fordern zu können.

Dabei unterliegen alle bislang durchgeführten Forschungsprojekte, die als synthetische Biologie deklariert werden, in Deutschland und Europa schon heute strengen Vorschriften. Zu nennen sind insbesondere das Gentechnik­, Chemikalien­, Arbeitsschutz, Arzneimittelgesetz und die Biowaffenkonvention.

Weiter forschen lassen

Neue gesetzliche Regulierungen sind zum jetzigen Zeitpunkt aus Sicht der DIB sowie nationaler und europäischer Überwachungs- und Zulassungsbehörden noch nicht erforderlich. Alle Arbeiten zum Thema synthetische Biologie umfassen heute konventionelle Biotechnologie und Biochemie. Eine voreilige zusätzliche Regulierung könnte die Forschung im Keim ersticken.

Es ist aber auch klar, dass die synthetische Biologie neben Fragen ihres Nutzens auch sicherheitsrelevante und ethische Fragen aufwirft. Diese müssen sehr ernst genommen und bei der Entwicklung der Verfahren berücksichtigt werden. Sicherheit muss ebenso selbstverständlich gewährleistet sein wie die Einhaltung ethischer und gesellschaftlicher Standards.

Wichtig ist außerdem ein frühzeitiger und offener Austausch zwischen Wissenschaft, Wirtschaft, Politik und Gesellschaft. Nur so kann ein Umfeld geschaffen werden, in dem die Chancen der neuen Forschungsrichtung genutzt, aber Mensch, Tier und Umwelt vor möglichen schädlichen Auswirkungen geschützt werden können.

Die synthetische Biologie sollte dabei aber nicht per se wegen der Verwendung von Zellen als „biologische Maschinen“ als unethisch betrachtet werden. Entscheidend ist vielmehr, wie und in welchem Zusammenhang ihre vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten später eingesetzt werden. Optionen müssen im Hinblick auf ethische Werte von Fall zu Fall geprüft werden. Die Anstrengungen der synthetischen Biologie im medizinischen Bereich sollen z.B. einmal die Behandlung von Patienten verbessern. Beiträge zur Reduktion von Energie- und Rohstoffverbrauch oder Abfallmengen bei zahlreichen Herstellungsverfahren würden ihrerseits Beiträge zur Entlastung der Umwelt liefern. Diese Möglichkeiten nicht zu nutzen, wirft ebenso ethische Fragen auf.

Synthetische Biologie kann wesentlich dazu beitragen, Antworten auf die großen globalen Herausforderungen zu liefern. Der Weg dahin ist aber noch lang. Die Chancen sollten genutzt werden, ohne die potenziellen Risiken aus dem Blick zu verlieren. Forschung und Entwicklung sollten unterstützt werden, damit wir überhaupt feststellen können, welche Möglichkeiten und Grenzen es gibt. Eine Nation wie Deutschland, deren Wohlstand wesentlich auf technischem Fortschritt basiert, muss Innovationen auf diesem Gebiet eine Chance geben.