Nowe Centrum Syntezowanej Genomiki

Członkowie zarządu Edward Lemke, Sylvia Erhardt oraz rzecznik centrum Michael Knop, a także Phil-Alan Gärtig z Fundacji Carl Zeiss (od lewej do prawej, zdjęcie: Uniwersytet Heidelberg – Komunikacja i Marketing, Uwe Anspach) / od lewej do prawej: Trzej członkowie zarządu Edward Lemke, Sylvia Erhardt i rzecznik centrum Michael Knop, a także Phil-Alan Gärtig z Fundacji Carl Zeiss (zdjęcie: Uwe Anspach, Uniwersytet Heidelberg – Komunikacja i Marketing)

Promowanie zastosowania i rozwoju nowych technologii syntezy DNA, aby wytyczyć drogę do produkcji całych sztucznych genomów – to cel nowego interdyscyplinarnego centrum, które powstaje na Uniwersytecie w Heidelbergu, w Karlsruhe Institute of Technology (KIT) oraz na Uniwersytecie w Moguncji (JGU). W Center for Synthetic Genomics mają być inicjowane nowe osiągnięcia w dziedzinie syntetycznej genomiki poprzez badania podstawowe i rozwój technologii z wykorzystaniem metod sztucznej inteligencji (SI). Budowę wspiera fundacja Carl-Zeiss-Stiftung (CZS) na okres sześciu lat kwotą 12 milionów euro.

Na dłuższą metę ma być możliwe projektowanie i produkcja długich sekwencji DNA do zastosowań w badaniach naukowych, naukach o nanomateriałach czy medycynie. Pierwszym rzecznikiem nowego centrum jest profesor systemowej biologii Michael Knop, zastępca dyrektora Centrum Biologii Molekularnej Uniwersytetu w Heidelbergu (ZMBH).

Podczas gdy ostatnie dwie dekady w badaniach genomowych charakteryzowały się rozwojem nowych technik sekwencjonowania genomów, w przyszłości będzie możliwe, dzięki nowatorskim metodom syntezy DNA i montażu genomów, coraz szybsza i prostsza modyfikacja genomów, a nawet ich pełna produkcja. Ta wizja będzie realizowana przez Centrum SynGen fundacji Carl-Zeiss-Stiftung w Heidelbergu, Karlsruhe i Moguncji w nadchodzących latach. Naukowcy z trzech uniwersytetów planują również, z pomocą analiz opartych na SI i metod modelowania, projektować syntetyczne sekwencje DNA, aby celowo modyfikować genom organizmów i nadawać im nowe funkcje. Celem jest wyprodukowanie tzw. biologików, czyli produktów biotechnologicznie wytwarzanych, które będą wykorzystywane na dłuższą metę do produkcji leków opartych na biologii, terapii genowych, hodowli roślin odpornych na szkodniki, produkcji biopaliw czy rozwoju badań nad nowymi materiałami.

„Dzięki centrom CZS łączymy kompetencje z różnych lokalizacji i dziedzin. Zwłaszcza nauki o życiu potrzebują wysokiej interdyscyplinarności. W centrum SynGen będziemy promować produkcję sztucznego DNA i wykorzystywać ogromny potencjał do badań, medycyny i innych dziedzin,” wyjaśnia dr Felix Streiter, dyrektor generalny fundacji Carl-Zeiss-Stiftung, motywując do wsparcia drugiego centrum CZS w Niemczech.

„Center for Synthetic Genomics łączy kompetencje trzech silnych instytucji badawczych, które wspólnie będą pracować od badań podstawowych po rozwój technologii w ważnej dziedzinie przyszłości,” mówi profesor Oliver Kraft, reprezentujący prezydenta KIT. „Celem są różnorodne zastosowania w biotechnologii, np. w medycynie, ale także w naukach o materiałach. Cieszymy się, że możemy w tym pomóc, dzieląc się naszą wiedzą.”

Syntetyczna genomika

„Syntetyczna genomika to młoda, ale dynamicznie rozwijająca się dziedzina badawcza o potencjale transferu do różnych wyzwań społecznych. W naszym nowym centrum łączymy komplementarne kompetencje trzech silnych uniwersytetów: Heidelbergu, Karlsruhe i Moguncji, w dziedzinach nauk o życiu, inżynierii systemów molekularnych i badań biomedycznych,” mówi rzecznik centrum, profesor Michael Knop. „Nowe centrum da nam wyjątkową okazję do połączenia różnych specjalizacji i dyscyplin. Szczególnie dyskurs między biologią a medycyną z ekspertami od symulacji i modelowania pokaże nam nowe ścieżki, nie tylko do generowania syntetycznych genomów, ale także do lepszego zrozumienia i wykorzystania naturalnych i sztucznych modyfikacji oraz mechanizmów epigenetycznych,” wyjaśnia profesor Sylvia Erhardt, molekularna biolog z KIT. Do trzyosobowego kierownictwa CZS Center SynGen należą oprócz Knopa i Erhardt także profesor Edward Lemke, biofizyczny chemik z Uniwersytetu w Moguncji.

CZS Center SynGen rozpoczęło działalność w styczniu 2024 roku. Naukowcy z różnych dziedzin, w tym biologii, biochemii, biofizyki, biotechnologii, biologii syntetycznej i bioinżynierii, a także filozofii, nauk prawnych, genomiki, immunologii, epigenetyki, wirusologii i data science, współpracują na trzech lokalizacjach. Planuje się również pozyskanie kolejnych międzynarodowych ekspertów i młodych naukowców do pracy w centrum. W Heidelbergu powstanie również centrum kompetencyjne do syntezy syntetycznego DNA, tzw. CZS Center Synthetic DNA Accelerator Lab. W Karlsruhe zostanie rozbudowana istniejąca platforma Virtual Material Platform o jednostkę DNA, aby poszerzyć kompetencje w modelowaniu na wielu skalach i wirtualnym projektowaniu kwasów nukleinowych, takich jak DNA. W skład CZS Center SynGen wchodzą także naukowcy z niemieckiego Centrum Badawczego ds. Raka (DKFZ) i Heidelberg Institute for Theoretical Studies, a także zewnętrzni partnerzy ze świata nauki i przemysłu.

Oficjalne otwarcie CZS Center SynGen miało miejsce 4 marca 2024 roku podczas uroczystej gali na Uniwersytecie w Heidelbergu. Wzięli w niej udział oprócz głównych naukowców także przedstawiciele fundacji Carl-Zeiss-Stiftung oraz partnerzy z uniwersytetów.

O fundacji Carl-Zeiss-Stiftung

Fundacja Carl-Zeiss-Stiftung dąży do tworzenia przestrzeni dla naukowych przełomów. Jako partner wybitnej nauki wspiera zarówno badania podstawowe, jak i badania ukierunkowane na praktykę oraz nauczanie w dziedzinach STEM (matematyka, informatyka, nauki przyrodnicze i technika). Założona w 1889 roku przez fizyka i matematyka Ernsta Abbe, jest jedną z najstarszych i największych prywatnych fundacji wspierających naukę w Niemczech.