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Östrogen aus Trinkwasser entfernen

Veröffentlicht am 25. Juni 2012, 11:26 Uhr
Studierende der Universität Bielefeld nehmen am iGEM-Wettbewerb teil

Ein biologischer Filter, der Östrogene aus Abwasser und Trinkwasser entfernt: Das Ziel der 15 Bielefelder Studierenden, die mit diesem Projekt am „international Genetically Engineered Machine competition“ (iGEM) des Massachusetts Institute of Technology (MIT) in Boston, USA, teilnehmen, ist hoch gesteckt. Für den rapide wachsenden internationalen Wettbewerb in synthetischer Biologie werben sie mehrere 10.000 Euro von international tätigen Unternehmen und Verbänden der Biotechnologie und Chemiebranche ein, um die Kosten des Wettbewerbs zu decken. Seit Mai verbringen sie ihre Freizeit damit, im Labor neue DNA-Bausteine herzustellen, sie zu vervielfältigen und Enzyme zu produzieren. Jetzt geben erste Ergebnisse Anlass zu Optimismus.


Liebe zum Detail und viel Geduld sind nötig, um wie Derya Kirasi, Studentin der Genom-basierten Systembiologie an der Universität Bielefeld, auch in der Freizeit stundenlang im Labor zu stehen.
Liebe zum Detail und viel Geduld sind nötig, um wie Derya Kirasi, Studentin der Genom-basierten Systembiologie an der Universität Bielefeld, auch in der Freizeit stundenlang im Labor zu stehen.
Die Antibabypille ist die am weitesten verbreitete Verhütungsmethode in Deutschland. Ein Großteil der modifizierten Östrogene wird jedoch über den Urin wieder ausgeschieden. Herkömmliche Methoden in Kläranlagen können die damit belasteten Abwässer nur unzureichend reinigen, denn das vorwiegend eingesetzte Östrogen Ethinylestradiol lässt sich nur schwer abbauen. So gelangt das Hormon in Flüsse und Seen und reichert sich auch im Trinkwasser an. Die Folgen für Fische und andere Wasserbewohner sind gravierend. Sie reichen von Fortpflanzungs- und schweren Entwicklungsstörungen bis hin zur Ausbildung weiblicher Geschlechtsmerkmale bei männlichen Individuen. Die Langzeitfolgen der steigenden Östrogenbelastung für den Menschen sind noch weitgehend unbekannt. Jedoch könnten sinkende Spermienzahlen und damit zunehmende Unfruchtbarkeit von Männern in Industrieländern mit dieser hormonellen Belastung zusammenhängen. Und auch Hoden- und Prostatakrebs sowie Osteoporose (Abnahme der Knochendichte) können Folgen zu hoher Östrogenkonzentrationen im menschlichen Körper sein.

Trameten sind Pilze, die auf Totholz wie abgestorbenen Bäumen wachsen. Sie enthalten Enzyme, die Östrogen abbauen können. Für ihre Forschung benutzen die Bielefelder Studierenden freilich eine synthetische Variante.
Trameten sind Pilze, die auf Totholz wie abgestorbenen Bäumen wachsen. Sie enthalten Enzyme, die Östrogen abbauen können. Für ihre Forschung benutzen die Bielefelder Studierenden freilich eine synthetische Variante.
Bio-Filter aus Baumpilzen
Das Ziel des Bielefelder iGEM-Teams ist die Entwicklung eines biologischen Filters, in welchem bestimmte Enzyme (sogenannte Laccasen) das Östrogen abbauen. Sie sind in vielen Organismen zu finden und können unter anderem aromatische Verbindungen abbauen, zu denen auch die Östrogene zählen. Besonders effiziente Laccasen für den Abbau sind aus Schmetterlingstrameten bekannt, einer Pilzart, die gerne an Bäumen wächst. Die Bielefelder Studierenden wollen diese Enzyme mit Hilfe von Methoden der synthetischen Biologie preiswert und sicher produzieren. Das Konzept soll außerdem auf andere, zum Teil giftige und krebserregende Schadstoffe im Trink- und Abwasser erweiterbar sein. Einen ersten Erfolg können die Studierenden bereits vermelden: Sie haben die Gene mehrerer Laccasen aus verschiedenen Bakterien isoliert und in einen Standard gebracht, mit dem sie nun weiterarbeiten. Bis zum europäischen Vorentscheid im Oktober wollen sie nachweisen, wie die Enzyme unterschiedliche Substrate wie Östrogene, Pestizide und Pharmaka abbauen und sie auf Filtermaterialien aufbringen.


Das iGEM-Team der Universität Bielefeld 2012: Agatha Walla, Saskia Scheibler, Moritz Müller, Kevin Jarosch, Robert Braun, Miriam Fougeras (hinten v. l.); Malak Fawaz, Isabel Huber, Julia Voss, Nadine Legros, Julia Schirmacher, Derya Kirasi, Sebastian Wiebe, Hakan Geyik (vorne v. l.) und Gabriele Kleiner (nicht abgebildet).
Das iGEM-Team der Universität Bielefeld 2012: Agatha Walla, Saskia Scheibler, Moritz Müller, Kevin Jarosch, Robert Braun, Miriam Fougeras (hinten v. l.); Malak Fawaz, Isabel Huber, Julia Voss, Nadine Legros, Julia Schirmacher, Derya Kirasi, Sebastian Wiebe, Hakan Geyik (vorne v. l.) und Gabriele Kleiner (nicht abgebildet).
Forschen in der Freizeit
Das Bielefelder Team besteht aus 15 Studentinnen und Studenten aus den Studiengängen Genom-basierte Systembiologie, Molekulare Zellbiologie und Molekulare Biotechnologie. Für die Teilnahme an dem internationalen Wettbewerb opfern die Bielefelder Studierenden viele Stunden ihrer Freizeit, denn die Forschung findet neben ihrem regulären Studium statt. Moritz Müller, Masterstudent der Molekularen Biotechnologie, erklärt, wieso er trotzdem mitmacht: „Die Teilnahme am Wettbewerb ist eine Chance, sich schon während des Studiums frei im Labor zu entfalten, eigene Ideen zu verfolgen und sogar ein eigenes Projekt durchzuführen. Später im Berufsleben steht man vor ähnlichen Herausforderungen.“ Die Studierenden erhalten Unterstützung von Professor Dr. Alfred Pühler, Professor Dr. Erwin Flaschel, Dr. Jörn Kalinowski sowie Dr. Christian Rückert vom CeBiTec (Center for Biotechnology) der Universität Bielefeld.

Internationale Konkurrenz
Der iGEM-Wettbewerb wird seit 2003 jährlich vom Massachusetts Institute of Technology (MIT) in Boston veranstaltet. Angefangen als Kursangebot des MIT steigen die Teilnehmerzahlen seitdem rapide an, von fünf Teams 2004 auf über 190 in diesem Jahr. Alle Teams stehen vor der gleichen Aufgabe: von der Idee über die Laborarbeit bis zur Finanzierung und Kommunikation mit der Öffentlichkeit. Dr. Jörn Kalinowski betont: „Auf studentischer Ebene ist iGEM die Weltmeisterschaft der synthetischen Biologie – und zeigt, was in naher Zukunft auf diesem noch jungen Forschungsfeld möglich ist. Über 2.000 kluge junge Köpfe der bedeutendsten Universitäten aus aller Welt treten hier gegeneinander an. Dabei stellen sie sich – wie im aktuellen Bielefelder Projekt – ökologischen und gesellschaftlichen Herausforderungen und finden oft unkonventionelle Lösungen. Gleichzeitig werden auch internationale Unternehmen und Verbände bei iGEM auf die Studierenden und ihre vielversprechenden Ideen aufmerksam. Der Wettbewerb hat weltweite Ausstrahlung.“ Aufgrund der hohen Teilnehmerzahlen gibt es seit 2011 kontinentale Vorentscheide. Der europäische Vorentscheid findet vom 5. bis 7. Oktober in Amsterdam, Niederlande, statt. Hier entscheidet sich, welche europäischen Teams im November zum Finale nach Boston, USA, reisen. Die Universität Bielefeld ist bereits im dritten Jahr in Folge dabei und hat sich bereits 2010 und 2011 erfolgreich in Boston präsentiert.

Weitere Informationen im Internet:
www.igem-bielefeld.de
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