Synthetische Biologie
Entwickeln Sie Ihre Forschungskompetenzen und gehen Sie auf den ungedeckten Bedarf ein
Das Team von Alcimed begleitet seine Kunden beim Entdecken von Chancen und Strategien für den Einsatz synthetischer Biologie in verschiedensten Forschungsbereichen und Anwendungen in der Medizin, Produktion, Landwirtschaft und Umweltwissenschaft.
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Herausforderungen im Zusammenhang mit der Synthetischen Biologie
Die Synthetische Biologie ist ein stark wachsendes Feld mit vielen potenziellen Anwendungsmöglichkeiten. Obwohl sie bereits zur Bewältigung einiger Herausforderungen im Gesundheitswesen, in der Landwirtschaft, in der Produktion und in den Umweltwissenschaften eingesetzt wird, ist die Liste der Möglichkeiten noch nicht ausgeschöpft. Dennoch stehen Forscher und Unternehmen vor mehreren technischen, ethischen und geschäftsbezogenen Herausforderungen und Fragen:
Obwohl signifikante Fortschritte in der Synthetischen Biologie erzielt wurden, sind biologische Systeme von Natur aus komplex. Sie bestehen aus mehreren miteinander verbundenen Komponenten, die auf verschiedenste Weise zusammenwirken. Viele dieser Komponenten sind noch nicht vollständig verstanden, und ihre Wechselwirkungen sind oft schwer vorherzusagen. Diese Komplexität erschwert das Design und den Aufbau biologischer Systeme, die vorhersagbar und zuverlässig sind. Mit einem verbesserten Kenntnisstand und dem Aufkommen neuer Technologien könnten wir jedoch in Zukunft diese verschiedenen Herausforderungen und Fragen bewältigen und mit Hilfe Synthetischer Biologie komplexere biologische Systeme aufbauen.
Was sind die neuesten Forschungsentwicklungen in der Synthetischen Biologie? Welche Trends gibt es in Bezug auf die Synthese komplexer biologischer Systeme?
Der Einsatz Synthetischer Biologie wirft Bedenken in Bezug auf Sicherheit und Ethik auf. Es besteht die Möglichkeit, Organismen zu schaffen, die potenziell schädlich für Menschen oder die Umwelt sein könnten und unbeabsichtigte Folgen haben könnten, wie beispielsweise die Verbreitung von genetisch veränderten Merkmalen in existierende Populationen. Darüber hinaus werden potenzieller Missbrauch von Technologien, das Wohlergehen von Tieren in der Forschung und bei Experimenten sowie die ethischen Implikationen der Manipulation und Schaffung neuer Lebensformen als Bedenken genannt.
Werden die Bedenken in Bezug auf Synthetische Biologie ihren weiteren Fortschritt behindern? Welche aktuellen und bewährten Sicherheitsmaßnahmen gibt es?
Im Bereich der Synthetischen Biologie herrscht eine große Unsicherheit bezüglich des geistigen Eigentums, da es sich um ein hochinterdisziplinäres Feld handelt, das eine Zusammenarbeit von verschiedenen Fachgebieten erfordert. Unternehmen und Forscher, die in diesem Bereich tätig sind, müssen daher mit einem komplexen regulatorischen Umfeld umgehen, das je nach Anwendung und Standort variieren kann. Zudem müssen sie das Patentrecht sorgfältig beachten, um ihre Innovationen zu schützen und Verletzungen des geistigen Eigentums anderer zu vermeiden.
Wie werden Produkte der Synthetischen Biologie künftig reguliert? Wer besitzt und kontrolliert diese Produkte?
Die Synthetische Biologie könnte erhebliche Auswirkungen auf Gesellschaft und Wirtschaft haben. Denkbar sind beispielsweise die Entwicklung künstlicher Organismen, welche erneuerbare Energie produzieren und so bestehende Energiemärkte stören können, oder die Entwicklung neuer Therapeutika oder Heilmittel für Krankheiten. Es besteht die Sorge, dass die Vorteile der Synthetischen Biologie ungleich verteilt sein und einige Gruppen mehr profitieren könnten als andere.
Wer wird Zugang zu neu entwickelten Technologien und Produkten haben? Wie kann ein homogener Zugang zu neuen Technologien und Produkten gewährleistet werden?
Die Forschung und Entwicklung neuer Technologien und Anwendungen für die Synthetische Biologie kann teuer und zeitaufwändig sein, und viele Anwendungsmöglichkeiten sind noch nicht vollständig erforscht. Auch das Hochskalieren der Produktion kann eine Herausforderung darstellen. Unternehmen müssen Wege finden, ihre Prozesse zu optimieren, um den Anforderungen der kommerziellen Produktion gerecht zu werden.
Wie werden sich die Kosten für die Forschung und Entwicklung neuer Technologien in den kommenden Jahren entwickeln? Wie könnte eine Prozessoptimierung aussehen?
Wie wir Sie bei Ihren Projekten zur Synthetischen Biologie begleiten
Mit 30 Jahren Erfahrung in der Zusammenarbeit mit Kunden aus dem Gesundheitswesen und der Industrie sind wir bestens darauf vorbereitet, Unternehmen im Gesundheits-, Agrar- und Umweltsektor dabei zu begleiten, die Synthetische Biologie und ihr Entwicklungspotenzial, Grenzen, regulatorische Einschränkungen und die Notwendigkeiten zur Umsetzung von Strategien zu verstehen.
Wir arbeiten zu diesem Thema hauptsächlich mit den F&E-Abteilungen von Unternehmen sowie mit den Bereichen Marketing oder Partnerschaften zusammen. Die Vielfalt unserer Kunden, der geografischen Räume, die wir erforschen, und der Arten von Projekten, die wir durchführen, verschafft uns ein umfassendes und tiefgehendes Verständnis für das ständig wachsende Gebiet der synthetischen Biologie.
Unsere Projekte umfassen so unterschiedliche Themen wie die Analyse der auf dem Markt existierenden Technologien, das Verständnis von künftigen Auswirkungen auf das Gesundheitswesen und die Industrie, die Konzeption von R&D-Strategien und Geschäftsplänen, die Erforschung des Marktes oder des rechtlichen Rahmens, die Suche nach Partnern und vieles mehr.
Beispiele aktueller Projekte zur Synthetischen Biologie, die wir für unsere Kunden durchgeführt haben
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Weiterführende Informationen
Alcimed wurde 1993 gegründet und ist ein Beratungsunternehmen für Innovation und die Erschließung neuer Märkte, das sich auf innovative Sektoren spezialisiert hat: Life Sciences (Gesundheitswesen, Biotechnologie, Agrarwirtschaft und Ernährungswirtschaft), Energie, Umwelt, Mobilität, Chemie, Werkstoffe, Kosmetik, Luft- und Raumfahrt und Verteidigung.
Unsere Berufung? Wir begleiten private und öffentliche Entscheidungsträger bei der Erkundung und Entwicklung ihrer unerforschten Gebiete: neue Technologien, neue Angebote, neue geografische Räume, Zukunftsperspektiven und neue Innovationswege.
Unser Team besteht aus 220 hochqualifizierten, multikulturellen und leidenschaftlichen Entdeckern, die in acht Büros weltweit (in Frankreich, Europa, Singapur und den Vereinigten Staaten) tätig sind und eine duale Expertise aus Wissenschaft/Technologie und Wirtschaft mitbringen.
Unser Traum? Ein Team von 1.000 Entdeckern aufzubauen, um gemeinsam mit unseren Kunden die Welt von morgen zu gestalten.
Die Synthetische Biologie (engl.: synthetic biology) ist ein multidisziplinäres Feld in der Wissenschaft, welches darauf abzielt, neue biologische Systeme zu entwerfen und zu konstruieren oder bestehende mit dem Ziel zu modifizieren, dass sie spezifische Funktionen erfüllen. Dazu werden Methoden der Molekularbiologie, der Genetik, des Ingenieurwesens und der Informatik kombiniert, um künstliche biologische Systeme zu erschaffen.
Das Ziel der Synthetischen Biologie ist es, Wissenschaftlern die Möglichkeit zu geben, neue biologische Funktionen, Organismen oder Materialien mit neuartigen Eigenschaften zu erschaffen, die in der Natur nicht vorkommen. Dies wird erreicht, indem DNA-Sequenzen, Gene und Proteine modular entworfen und zusammengesetzt werden, um künstliche biologische Schaltkreise und Netzwerke zu schaffen, die spezifische Aufgaben erfüllen können.
Auf den ersten Blick scheinen die beschriebenen Prozesse denen der Genom-Editierung (engl.: genome editing) sehr zu ähneln, da beide die Veränderung des genetischen Codes eines Organismus beinhalten. Der grundlegende Unterschied zwischen beiden besteht jedoch in der verwendeten Methode:
- In der Synthetischen Biologie werden typischerweise lange DNA-Abschnitte miteinander verbunden und in das Genom eines Organismus eingefügt. Diese DNA-Stücke können entweder von einem fremden Organismus stammen oder völlig neu sein, d.h. durch DNA-Synthese hergestellt werden.
- Im Vergleich dazu werden bei dem Genome Editing Werkzeuge verwendet, um kleine Veränderungen im Genom des Organismus einzuführen, indem kleine DNA-Abschnitte entfernt oder hinzugefügt werden.
Die Synthetische Biologie hat das Potenzial, verschiedene Bereiche grundlegend zu verändern, darunter das Gesundheitswesen, Biotechnologie, Agrarwissenschaften, Produktion und Umweltwissenschaften. Mögliche Anwendungsfälle umfassen die Schaffung neuartiger biologischer Systeme (komplexe Netzwerke, die mehrere biologisch relevante Komponenten verbinden), das Design neuer Organismen, die Entwicklung neuer Therapien, die Optimierung der Landwirtschaft, die Herstellung neuer Materialien wie biologisch abbaubarem Kunststoff oder die Erkennung und Beseitigung von Umweltverschmutzung. Insgesamt sind die potenziellen Anwendungsmöglichkeiten der Synthetischen Biologie vielfältig und umfangreich, und das Feld entwickelt sich mit neuen Entdeckungen und Durchbrüchen rasch weiter.
Einige Beispiele für den Einsatz Synthetischer Biologie in der realen Welt sind:
- Insulinproduktion: Eine der frühsten und erfolgreichsten Anwendungen war die Produktion von humanem Insulin durch genetisch veränderte Bakterien. Diese Technologie wird heute zur Herstellung von Insulin zur Behandlung von Diabetes eingesetzt.
- Anti-Malaria Medikamente: Es wurden Bakterien so verändert, dass sie Artemisinin, ein wichtiges Mittel gegen Malaria, produzieren. Durch den Einsatz der modifizierten Bakterien kann das Medikament kostengünstiger zur Verfügung gestellt werden.
- Neue Krebstherapien: Synthetische Biologie wird dazu verwendet, um neue Krebstherapien zu entwickeln, indem Zellen so verändert werden, dass sie Krebszellen erkennen und zerstören können, ein Beispiel dafür ist die CAR-T-Zelltherapie.
- Biologisch abbaubare Kunststoffe: Wissenschaftler haben Bakterien so verändert, dass sie biologisch abbaubare Kunststoffe aus erneuerbaren Rohstoffen wie Zuckerrohr und Mais produzieren. Diese Kunststoffe gelten als umweltfreundlicher verglichen zu herkömmlichen Kunststoffen, welche aus nicht erneuerbaren Rohstoffen wie Öl, hergestellt werden.
- Bioremediation: Wissenschaftler haben Bakterien so verändert, dass sie Ölverschmutzungen bereinigen oder giftige Industriechemikalien wie polychlorierte Biphenyle (PCBs) abbauen können, welche sonst jahrzehntelang in der Umwelt verbleiben.
- Goldener Reis: Mittels Synthetischer Biologie wurde Reis so modifiziert, dass er Beta-Carotin produziert, indem zwei Gene hinzugefügt wurden: ein Pflanzenphytoensynthase-Gen und ein bakterielles Phytoendesaturase-Gen. Dadurch kann sich Beta-Carotin in den Reiskörnern anreichern. Goldener Reis wurde entwickelt, um Vitaminmangel in Regionen zu bekämpfen, in welchen Reis ein Grundnahrungsmittel ist.
Der weltweite Markt für synthetische Biologie wird für die Jahre 2021 bis 2022 (Jahre mit den besten verfügbaren Daten) auf durchschnittlich 9 bis 13 Mrd. USD geschätzt. Dieser Wert wird bis zum Ende des Jahrzehnts mit einer durchschnittlichen Wachstumsrate von 19 bis 28 % wachsen.