Synthetische Genomik: von der DNA‐Synthese zu Designer‐Genomen

Rasante technische Fortschritte, die die Konstruktion von genetischen Netzwerken, Biosynthesepfaden und sogar ganzer Genome ermöglichen, konvertieren derzeit die Genetik und Genomik von rein deskriptiven zu synthetischen Wissenschaften. Anknüpfend an die Synthese kleiner viraler Genome haben Fortschritte bei der Assemblierung und Neusynthese von DNA die hierarchische Synthese bakterieller Genome, z. B. von Mycoplasma genitalium, sowie die Umkodierung des Genoms von Escherichia coli durch Reduzierung der Zahl an Codons von 64 auf 57 ermöglicht. Das Gebiet ist an dem Punkt angekommen, dass wir ein gesamtes eukaryotisches Genom synthetisieren können. Das “Synthetic Yeast Genome Project” (Sc2.0) folgt den Plan, bis 2018 alle 16 Saccharomyces cerevisiae‐Chromosomen neu zu synthetisieren; bisher wurden 6.5 Chromosomen konzipiert und synthetisiert. Bottom‐up‐Assemblierung und die Anwendung genomweiter Modifikationen werden unser Verständnis der Genomstruktur und ‐funktion verbessern. Dieser Ansatz wird nicht nur eine Plattform für die systemische Erforschung eukaryotischer Chromosomen bieten, sondern auch “verschlankte” Stämme hervorbringen, die für medizinische und industrielle Anwendungen potenziell geeignet sind. In diesem Kurzaufsatz fassen wir den aktuellen Stand der Forschung im Bereich synthetischer Genome zusammen und diskutieren mögliche Anwendungen dieser neuen Technologie.