Bakterien als lebende Sensoren nur im Labor erlaubt
Die Rechtslage verbietet in den meisten Ländern den Einsatz neuartiger Detektorsysteme, die Giftstoffe bald deutlich genauer ermitteln könnten.
Umprogrammiert zu lebenden Sensoren können Bakterien Giftstoffe billiger, schneller und genauer als bisher eingesetzte Biosensoren nachweisen. Doch für einen Einsatz solcher Sensor-Bakterien muss die Rechtslage angepasst werden, schreibt das Technologiemagazin Technology Review in seiner aktuellen Ausgabe 10/08 (seit dem 18. 9. am Kiosk oder portokostenfrei online zu bestellen).
Bereits in den Neunzigerjahren wurden erste bakterielle Sensoren entwickelt. Ein Einsatz im großen Stil steht noch aus, denn neben einer teuren Lagerung im tiefgefrorenen Zustand ist die derzeitige rechtliche Situation ein Problem: "Die Rechtslage in den meisten Ländern erlaubt aus Sicherheitsgründen nur, genetisch modifizierte Mikroorganismen im Labor einzusetzen", erklärt der niederländische Mikrobiologe Jan Roelof van der Meer von der Universität Lausanne. Es sei aber höchste Zeit, Sensorbakterien als kostengünstige und hochempfindliche Analysemethode freizugeben. Eines Tages, so hofft auch van der Meers Forscherkollege Shimshon Belkin von der Hebräischen Universität Jerusalem, werden tragbare Sensorsysteme mit leuchtenden Bakterien zur Standardausstattung von Umweltanalytikern und Militärärzten gehören.
"Einen Schaltkreis für den Nachweis von Molekülen zu bauen, ist inzwischen ganz einfach", so van der Meer. In die Bakterien wird ein Genschaltkreis eingefügt: Ein so genanntes Regulator-Gen bildet ein Protein, das sich an den gesuchten (Gift-)Stoff bindet. Ist die gesuchte Substanz in die Zelle eingedrungen, aktiviert das Protein das Schalterelement. Nun kommt das Reporter-Gen zum Zuge, das als Signalgeber dient. Dafür wird häufig das Luc-Gen des Leuchtkäfers genutzt, das nach weiteren biochemischen Vorgängen Licht abgibt – mit der Folge, dass das Bakterium leuchtet und somit das Vorhandensein der gesuchten Substanz anzeigt.
Es lässt sich sogar die Konzentration des nachzuweisenden Stoffes bestimmen, denn dieser Biolumineszenz-Effekt ist umso stärker, je höher die Konzentration ist. Auf diesem Wege hat van der Meer etwa einen Arsen-Sensor für Trinkwasser entwickelt. In Vietnam, wo viele Brunnen verseucht sind, erreichte der Biosensor eine Nachweisempfindlichkeit von nur sieben Mikrogramm Arsen pro Liter, der Grenzwert für noch trinkbares Wasser liegt gemäß Weltgesundheitsorganisation bei zehn Mikrogramm. (bsc)
