Biohacking im Gästezimmer

Immer mehr Biologen experimentieren mit Gentechnik in Heimlaboren. Manche geben für die neue Open-Source-Biologie sogar ihre akademische Karriere auf – so wie der Ire Cathal Garvey.

Wer am Haus von Cathal Garveys Familie vorbeikommt, könnte es für ein ganz normales Landhaus im Süden Irlands halten. Doch was Garvey dort treibt, ist nicht gerade das, was man im County Cork erwartet: Er züchtet Bakterien, experimentiert mit DNS, betreibt Biotechnik auf eigene Faust – wie Hunderte andere „Biohacker“ in der Welt. „Bakterien zu verändern, war mal enorm schwierig“, sagt der 26-jährige Garvey. „Heute brauchen Sie dafür nur Epsom-Salz und ein handelsübliches Abführmittel.“

Nachdem er vor zwei Jahren sein Doktorandenstudium an einem großen Krebsforschungszentrum abgebrochen hatte, richtete er in einem Gästezimmer seiner Eltern ein eigenes Labor ein. Die Ausrüstung kostete ihn etwas über 3000 Dollar. Garvey ist dabei inspiriert vom Erfindergeist eines William Hewlett und David Packard, die wie so manch andere IT-Unternehmen in einer Garage starteten. Dank immer günstigerer Gerätschaften können nun auch junge DIY-Biotechniker in die Fußstapfen von Computerpionieren treten.

Sein erstes Heim-Experiment machte Garvey, als er noch promovierte: Er isolierte hellblaue, biolumineszente Bakterien aus einem Tintenfisch, den er einem Fischhändler in Cork abgekauft hatte. Eine Anfängerübung zwar, doch Garvey hatte sofort Feuer gefangen und stand nun vor der Wahl: „Sollte ich meine Dissertation fertig schreiben, nur um ein paar Buchstaben an meinen Namen hängen zu können, oder sollte ich die Gelegenheit beim Schopfe packen und etwas Eigenes machen?“

Er wolle zeigen, dass auch die Biologie nach dem Open-Source-Prinzip, das heute in der Software eine feste Größe ist, betrieben werden kann, sagt der Nachwuchs-Biologe. Statt Labor-Bechergläsern verwendet er alte Marmeladengläser wieder. Eine Sterilisiervorrichtung hat er sich aus einer Herdplatte und einem Dampfkochtopf selbst konstruiert. Und stärkehaltiges Nährlösungen für seine Bakterien bereitet er aus gekochten Kartoffeln zu. „In der Uni denkt man, dass all dies zu teuer und zu kompliziert ist, um es selbst zu machen“, wundert sich Garvey.

Inzwischen haben einige DIY-Biotechniker begonnen, Geräte für die eigene Szene herzustellen. CoFactor, eine kleine Firma aus Kalifornien, vertreibt zum Beispiel eine Maschine, die mittels dem Standardverfahren Polymerase Chain Reaction (PCR) DNA-Abschnitte vervielfältigt. Die „OpenPCR“ kostet nur 599 Dollar. Über den niederländischen 3D-Druckdienst Shapeways verkauft Garvey selbst einen Reagenzglashalter, den er selbst konstruiert hat. An einem Bohrer befestigt, wird das 40 Euro teure Teil zur Zentrifuge für Laborproben. BioCurious in San Francisco wiederum hat ein 220-Quadratmeter-Labor, in dem eine Biotech-Community ihre Fertigkeiten in Molekularbiologie testen kann.

Einer derjenigen, die die DIY-Bewegung in der Biotechnik angestoßen haben, ist George Church, Genetiker an der Harvard Medical School. Er ist überzeugt, dass es sich nicht nur um eine kurzlebige Hightech-Spielerei handelt. Denn inzwischen fallen die Preise für das Synthetisieren und Dekodieren von DNA-Abschnitten fünf Mal schneller als die Preise von Prozessoren. Da sei eine „sehr interessante“ Entwicklung im Gange, sagt Church.

Enthusiasmus allein ist allerdings noch keine Erfolgsgarantie. So löste sich eine Biohacker-Gruppe in Seattle kürzlich auf, nachdem sie bei einem Treffen im Pub festgestellt hatte, dass ihr eigentlich ein Ziel fehlt. Andere Gruppen kämpfen damit, dass Räume für Labors knapp sind. Und das Geld sowieso.

Auch stimmen nicht alle Fachkollegen der Einschätzung von Church zu. „Ich bin etwas skeptisch, was der Zweck des Ganzen sein soll“, meint Declan Soden, Biologe am Cork Cancer Research Center, an dem Cathal Garvey studiert hat. „Wenn man ein molekularbiologisches Mittel gegen Krebs entwickeln will, erfordert das einen beträchtlichen Zeit- und Ressourceneinsatz.“ Die gesetzlichen Bestimmungen, die eingehalten werden müssen, machten die Sache noch aufwändiger. Sodens Labor verfügt über ein Jahresbudget von etwa 2,5 Millionen Euro. „Wir spielen in einer anderen Liga als die Hobby-Biotechniker“, sagt Soden.

Fraglich ist auch, ob die alle sorgsam genug mit ihrem Material umgehen. Was passiert, wenn in einem Heimlabor Bakterien durchs Klo weggespült werden oder gar die Züchtung eines gefährlichen Erregers gelingt? Garvey sei ein „sehr, sehr heller Kopf“ gewesen, versichert Soden. Er habe nur nicht die für eine großes Forschungslabor nötige Geduld gehabt. „Ich machen mir Sorgen, dass Bakterien verändert werden und daraus eine Gefahr für die Öffentlichkeit entsteht“, warnt Soden.

Eine Futuristen glauben jedoch, dass die neue „Biotechnik von unten“ eines Tages der etablierten Biotech-Industrie Konkurrenz machen könnte – so wie Open-Source-Software seit den neunziger Jahren manches kommerzielle Produkt in Schwierigkeiten gebracht hat. Der Physiker und Zukunftsforscher Freeman Dyson prophezeite schon 2007, dass sich die Führungsrolle in der Biotechnik von großen Konzernen wie Monsanto hin zu kleinen Küchenlaboren verschieben werde. Die neue Biotechnik werde nicht mehr groß und zentralisiert, sondern „kleinteilig und häuslich“ sein.

Einige Firmen sehen in dem neuen Trend auch Chancen. Der Software-Hersteller Autodesk, der eigentlich Programm für Ingenieure und Architekten entwickelt, hat kürzlich begonnen, Gentech-Wettbewerbe an Colleges zu sponsern. Parallel dazu entwickelt Autodesk ein Software, mit deren Hilfe Biologen die genetische Umprogrammierung von Bakterien durchspielen können. „Die junge Generation will die Dinge anders machen, die Welt verändern“, sagt Jeff Kowalski, Technologie-Vorstand (CTO) von Autodesk. „Das gilt auch für die Biologie. Auch wenn die wissenschaftlichen Grundlagen nicht für jedermann zugänglich sind, werden nach und nach Alltagsprodukte daraus.“

Cathal Garvey macht dies verantwortungsbewusst. Im vergangenen Jahr hat er sich von der irischen Environmental Protection Agency eine Lizenz für ein Labor der „Klasse 1b“ besorgt. Die erlaubt ihm das Experimentieren mit Mikroorganismen, die ein „vernachlässigbares Risiko“ für Umwelt und Öffentlickeit bergen.

Sein Ziel ist nun, ein System zu entwickeln, mit dem DIY-Biologen Bakterien genetisch verändern können. Denn Escherichia coli, ein Standard-Organismus in Universitätslaboren, ist nicht so leicht zu handhaben. Die Kulturen stinken, die Nährlösungen sind teuer, und gelangen die Einzeller in den Körper, können sie toxische Abwehrreaktionen auslösen. Garvey will deshalb das verbreitete Bakterium Bacillus subtilis, das im Erdreich vorkommt, zum Open-Source-Organismus machen. „B. subtilis hat einen tadellosen Ruf“, sagt Garvey.

Am Rechner hat er einen DNA-Ring aus 3200 Basenpaaren entworfen, den er sich für 1300 Dollar von einem Labor in Texas synthetisieren lässt. Bei dem Ring handelt es sich um die so genanntes Plasmid, das B. subtilis in seine Zelle aufnehmen kann. Um dessen Eigenschaften zu verändern, muss man dem Plasmid nur die passenden Gene, etwa für Fluoreszenz, hinzufügen.

Garvey hat sein Konstrukt „Indie Biotech Backbone 1.0“ getauft und will es an andere Biohacker verkaufen. „Jetzt, wo wir bereits einige Biotech-Werkzeuge haben, bleibt die Frage: Was machen wir damit?“, gibt er zu. Er selbst hat vor, Gras genetisch umzuprogrammieren, um daraus irgendwann Biodiesel zu gewinnen. „Mein Traum ist, Leben zu programmieren und damit herumzuexperimentieren, solange Fehler nichts anrichten.“ (nbo)