Evobodies - (R)evolutionär gegen Zika & Co.

Wir, das diesjährige iGEM-Team aus Bielefeld, entwickeln ein System zur Generierung und gezielten Selektion der von uns als Evobodies benannten Bindeproteine.

iGEM steht für international Genetically Engineered Machine und ist der renommierteste nicht kommerzielle Wettbewerb der synthetischen Biologie, welcher in Boston ausgetragen wird.

Unsere Evobodies sind antikörperähnliche Proteine, die in einem gerichteten Evolutionsprozess Affinität zu einem Zielprotein entwickeln. Daraus folgt auch der Name Evobody:
Evolution + Antibody (englisch für Antikörper) = Evobody
Als Organismus zur Generierung setzen wir auf Escherichia coli, ein beliebtes Bakterium in der synthetischen Biologie. Gerichtete Evolution bedeutet in diesem Kontext, dass in unserem System solche Bakterien besonders gut wachsen sollen, die bindende Evobodies gegen ein Zielprotein entwickeln. Um dieses Konzept umzusetzen, haben wir unser Team in drei "Taskforces" unterteilt, also in Untergruppen, mit eigenem Aufgabengebiet.
So kümmert sich die Bibliotheks-Taskforce um die Bildung von DNA-Sequenzen, also quasi Bauplänen, für Evobodies mit randomisierten variablen Regionen. Dies stellt den Ausgangspunkt des Projekts dar und garantiert eine große Vielfalt an Evobodies.
Bei der Mutations-Taskforce ist der Name Programm: Ziel ist das Einbringen einer fehleranfälligen Polymerase I, welche die Sequenz der Evobodies beim Replizieren leicht verändert und somit für eine noch größere Variabilität dieser sorgt.
Schließlich werden genau die Bakterien herausgefiltert, die einen Evobody generieren, welcher eine Bindung zum Zielprotein ausgebildet hat. Dies wird von der Selektions-Taskforce in Angriff genommen. Bei erfolgreicher Bindung wird ein Gen abgelesen, welches dem Bakterium einen Wachstumsvorteil verleiht. So setzen sich auf Dauer nur solche Bakterien mit einem funktional Evobody durch.
Am Ende des Systems gilt es dann, die DNA-Sequenz der funktionalen Evobodies zu ermitteln um sie für industrielle Produktion bereitzustellen. Testen möchten wir unser System zunächst mit einem Hüllprotein des Zika-Virus.

Viren verändern sich rapide. Da sie schnell sowohl von Mensch zu Mensch, als auch zwischen Menschen und Tieren übertragen werden, kann dies eine große Gefahr für die gesamte Bevölkerung darstellen.
Unser Ziel ist es Viren einen Schritt voraus zu sein, indem wir ein neuartiges System zur schnellen Anpassung von Proteinen mit Antikörperfunktion an Zielproteine, wie virale Hüllproteine, entwickeln. So erstellte Bindeproteine können dann ganz einfach in großem Maßstab hergestellt werden und zur Detektion und Therapie vieler Krankheiten dienen.

Vor nicht einmal einem Jahrhundert hat die spanische Grippe um die 50 Millionen Menschenleben gekostet. Der verantwortliche Virus war ein Vertreter der Grippe-Viren und es brauchte Jahre, die Ausbrüche unter Kontrolle zu kriegen. Durch die hohe Mutationsrate kann ein solcher Anstieg in der Letalität eines Virus jederzeit stattfinden.
Mit unserem Projekt möchten wir dazu beitragen, neuentstandene oder modifizierte Viren schnell erkennen und bekämpfen zu können. Erreichen möchten wir dies durch ein Werkzeug für Medizin und Forschung zur Generierung unserer Evobodies. Die Evobodies könnten durch Generierung in Bakterien zudem nicht nur schneller und günstiger bereitgestellt werden als reguläre Antikörper. Sie müssen auch nicht in Tieren immunisiert werden, welche bei der Ernte der Antikörper ihr Leben verlieren.

Die Teilnahme am Wettbewerb und die Reise nach Boston müssen von uns selbst finanziert werden. Hilfe kriegen wir durch Sponsoren, die entweder Gelder oder Laborutensilien beisteuern, doch auch diese müssen erstmal gefunden werden. Gelder, welche wir bei Startnext einnehmen, werden verwendet, um auch wirklich alle Mitglieder nach Boston schicken zu können, für den Aufenthalt dort, sowie Verbrauchsmaterialien im Labor.