DNA-Syntheseplattform

• Fachliche Zuordnung: Mikrobiologie, Virologie und Immunologie
• Förderung: Förderung in 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 568760650

Dieser Antrag zielt auf die Finanzierung einer neuartigen Forschungsplattform, mit der nützliche biologische Systeme gezielt erforscht und weiterentwickelt werden können. Im Mittelpunkt steht dabei der Aufbau eines neuen Forschungsfeldes: der Digitalen Biologie. Statt biologische Funktionen dem Zufall von Mutationen und natürlicher Selektion zu überlassen, werden neue Forschungsansätze entwickelt, um Erbinformationen gezielt zu gestalten und deren Wirkung besser zu verstehen. Dies ermöglicht neue wissenschaftliche Erkenntnisse und Anwendungen in Medizin, Umwelt und Biotechnologie. Im Zentrum steht eine Technologieplattform, die digitale Entwürfe von Erbinformationen mit deren Herstellung und biologischer Untersuchung in lebenden Zellen verbindet. Dies geschieht im sogenannten Giga-Loop: Digitale DNA-Designs werden als reale DNA synthetisiert und in Zellen eingebracht, wo ihre Funktion getestet wird. Die gewonnenen Daten fließen in die Weiterentwicklung der zugrundeliegenden Modelle künstlicher Intelligenz ein. Dieser Prozess wiederholt sich fortlaufend, sodass die Modelle selbstlernend werden und zunehmend präzisere DNA-Entwürfe generieren. So sollen nützliche biologische Funktionen erschlossen und gezielt genutzt werden können. Kernbestandteile der Plattform sind ein Synthesegerät zur täglichen Herstellung von zehntausenden DNA-Bausteinen und ein Sequenziergerät, das deren Wirkung in Zellen millionenfach parallel erfassen kann. Ergänzend kommen Technologien zum Zusammensetzen und Testen der DNA hinzu. Mit dieser Forschungsplattform sollen (1) genetische Steuerelemente zur gezielten Regulation der Genaktivität erforscht, (2) der Informationsfluss von DNA zu funktionellen Proteinen optimiert und (3) vollständige Genome systematisch analysiert und synthetisiert werden. Dabei steht das Verständnis biologischer Prinzipien im Vordergrund, um wissenschaftliche und technologische Innovationen voranzutreiben. Langfristig soll die Plattform dazu beitragen, Deutschland als führenden Standort für Forschung in der digitalen Biologie zu etablieren und neue Impulse für die Biotechnologie und Medizin zu setzen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: DNA-Syntheseplattform
• Gerätegruppe: 1160 Synthese-Apparaturen der Biochemie
• Antragstellende Institution: Universität Stuttgart
• Leiter: Professor Dr. Beat Christen