Team:Heidelberg

From 2008.igem.org

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[edit] Bacterial killers from a genetic construction kit

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Under supervision of Prof. Dr. Roland Eils, a team of undergraduate students develops a biological machine that can detect and kill pathogens or even cancer cells – 84 teams from all over the world participate in the Synthetic Biology iGEM competition.

iGEM (international Genetically Engineered Machines Competition) is a competition organized by MIT (Massachusetts Institute of Technology) in Boston, USA, since 2005 and has become one of the largest international competitions in the field of science. This year 84 teams of undergraduate students compete against each other, and for the first time three teams from Germany join the competition. The project of the Heidelberg team is directed by Prof. Dr. Roland Eils from University of Heidelberg and the German Cancer Research Center (DKFZ).

Synthetic Biology is a young field in science, which combines classic gene technology with an engineering approach. Similar to the construction of an airplane, Synthetic Biology uses simple gene building blocks for the construction of new complex systems with distinct functions. These gene building blocks are collected in a database by iGEM and can be used by all participants of the competition. So far, the collection contains more than 1000 gene building blocks, due to the continuous development of new parts over the last years. This summer all teams work on self-developed projects which will then be presented in the beginning of November at the “Jamboree” in Boston. Several prizes in different categories will be awarded.

The Heidelberg team consists of 15 students of the University of Heidelberg and one student of the TU Darmstadt, all with a different scientific background including Molecular Biotechnology, Biology and Mathematics. The students are supported by advisors from the group of Victor Sourjik (ZMBH; University of Heidelberg) and from the division of Roland Eils (University of Heidelberg and DKFZ). The project itself is carried out in the newly founded Bioquant building, a center for qualitative analysis of molecular and cellular biological systems.

The Heidelberg team is developing a biological machine that is able to detect and specifically kill pathogens or even cancer cells. In a proof of principle study the team has genetically reengineered two E.coli strains into a prey and a killer strain.

The system consists of two modules: a module for the recognition of the pathogen-presenting prey cell by the killer strain, and a module for directed movement of the killer cells towards their prey. The team utilizes the natural sensing and movement system of E. coli bacteria, which in nature is used to sense nutrients, by redesigning the receptors of the killer strain to sense a molecular cocktail secreted by the prey strain.

After arriving at the prey, an additional gene module is activated which then leads to the death of the pathogen or the cancer cell. The Heidelberg team follows two different strategies to achieve the killing. The first strategy focuses on bacterial toxins, the other one uses viruses specific for bacteria. Toxins are normally produced by certain bacterial strains to kill other bacteria. However, these toxins are also able to kill cancer cells, making this approach possibly suitable for the elimination of cancer cells. For the test system the team uses genetic information of bacterial toxin production. This information will be introduced into the killer-cells and modified to only become active once the killer strain reaches the prey strain. Activation then leads to toxin production and release, finally resulting in killing of the prey-cell.

The second approach for killing the prey uses bacterial viruses, which naturally infect E. coli cells. During infection the phage inject its genetic information into the bacterium, forcing it to produce new phages, which are released afterwards. Free phages are then again able to attack other bacteria. In this approach the team specifically takes advantage of the domino effect, which allows killing a high number of prey cells with only a few killer cells.

In addition to the experimental work in the laboratory, an important part of the work involves computational modeling of both the sensing and killing module. The model simulations allow the prediction of system behavior under various conditions and help to better design the experimental work.

The Heidelberg team is in the middle of its project work. The students are working day and night for three months on this ambitious project. Initial results have been achieved for both the experimental and the modeling parts. The team aims to accomplish its project goals by the jamboree competition in early November at MIT in Boston and to thus compete with international teams from renowned places such as Harvard, Cambridge and Tokyo.

[edit] Bakterienkiller aus dem Gen-Baukasten

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Beim international renommierten iGEM-Wettbewerb geht zum ersten Mal ein Heidelberger Team an den Start - Unter der Leitung von Professor Dr. Roland Eils entwickeln Heidelberger Studenten eine biologische Maschine, die Krankheitserreger oder auch Tumorzellen erkennen und spezifisch abtöten kann - 84 studentische Teams aus der ganzen Welt nehmen am Wettbewerb teil.

iGEM (international Genetically Engineered Machines competition) ist ein Wettbewerb in Synthetischer Biologie, der seit 2005 vom Massachusetts Institute of Technology in Boston ausgerichtet wird und sich seither zu einem der größten internationalen Wettbewerbe im Wissenschaftsbereich entwickelt hat. In diesem Jahr stehen sich 84 studentische Teams aus der ganzen Welt gegenüber, darunter erstmals drei Teams aus Deutschland. Die Projektleitung der Heidelberger Gruppe hat Prof. Dr. Roland Eils (Universität Heidelberg und Deutsches Krebsforschungszentrum).

Die Synthetische Biologie ist eine sehr junge Wissenschaft. Im Gegensatz zur klassischen Gentechnologie wird hier ein ingenieurwissenschaftlicher Ansatz in die Biologie eingebracht. Ähnlich wie bei der Konstruktion eines Flugzeugs aus verschiedenen vorgefertigten Bauteilen verwendet die synthetische Biologie einfache Gen-Bausteine und kombiniert diese zu neuen komplexen Systemen mit bestimmten Funktionen. iGEM sammelt die Gen-Bausteine in einer Datenbank, deren Repertoire über die vergangenen Jahre hinweg auf derzeit mehr als 1000 angewachsen ist. Diese Bausteine stehen allen Teilnehmern des Wettbewerbs zur Verfügung.

Die Teams arbeiten während der Sommersemesterferien an ihren Projekten. Anfang November werden beim Finale in Boston die Ergebnisse präsentiert und mehrere Preise in den einzelnen Kategorien vergeben. Der Wettbewerb wurde ursprünglich ins Leben gerufen, um die in den Sommermonaten oft leerstehenden Laborräume der Universitäten zu nutzen und den Studenten in einer sehr frühen Phase ihres Studiums die Möglichkeit zu eigenständiger Projektarbeit zu geben.

Im Heidelberger iGEM-Team arbeiten 15 Studenten der Universität Heidelberg und eine Studentin der TU Darmstadt aus den Bereichen Molekulare Biotechnologie, Biologie und Mathematik zusammen. Sie werden unterstützt von Betreuern aus der Arbeitsgruppe von Victor Sourjik im ZMBH der Universität Heidelberg und aus der Abteilung von Roland Eils (Universität Heidelberg und Deutsches Krebsforschungszentrum). Die Arbeiten selbst werden am Bioquant, dem erst 2007 ins Leben gerufenen neuen Zentrum für quantitative Analy-se molekularer und zellulärer Biologischer Systeme, durchgeführt.

Das Heidelberger Team plant eine biologische Maschine, die Krankheitserreger oder auch Tumorzellen erkennen und spezifisch abtöten kann. Als Modell dafür entwickeln die Studenten ein künstliches System aus zwei Stämmen des Darmbakteriums E. coli: einem „Beutestamm“, der die Krankheitserreger repräsentiert, und einem „Killerstamm“. Dazu modifizieren die Nach-wuchswissenschaftler die genetischen Informationen der Bakterien.

Das Heidelberger Team muss zwei zentrale Probleme lösen: Zum einen sollen die Killerbakterien ihre Beute erkennen und sich zielgerichtet darauf zu bewegen können. Dazu wird das natürliche Wahrnehmungs- und Bewegungssystem der E. coli-Bakterien, das in der Natur zum Beispiel zum Aufspüren von Nährstoffen dient, ausgenutzt.

Zum anderen müssen die Killerbakterien mit einem effizienten Tötungs-Modul ausgestattet werden. Hier verfolgt das Team zwei verschiedene Strategien. Die For-scher setzen sowohl auf bakterienspezifische Viren als auch auf bestimmte Gifte, die auch gegen Tumorzellen wirksam sind.

Neben der praktischen Arbeit im Labor simuliert ein Teil des Teams das Testsystem am Computer, um Vorher-sagen über das Verhalten von „Beute“ und „Killer“ unter verschiedenen Bedingungen zu gewinnen. Diese Erkenntnisse ermöglichen eine zielgerichtete Planung der Laborversuche.

Die Arbeit an diesem sehr ehrgeizigen Projekt ist bereits in vollem Gange, die Studenten tüfteln über drei Monate hinweg Tag und Nacht an ihrem Bakterienkiller aus dem Gen-Baukasten. Erste Erfolge konnten sowohl bei der Computersimulation als auch bei der Laborar-beit verbucht werden. Das Team ist fest entschlossen, das Projekt bis zum Finale in Boston im November weit voranzubringen und gegenüber der harten Konkurrenz mit internationalen Größen aus Harvard, Cambridge und Tokio erfolgreich zu bestehen.


[edit] assasins bakterielles d'un kit construction

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Une équipe d’étudiants supervisée par le professeur Roland Eils développe une machine biologique capable de détecter et tuer des pathogènes voire des cellules cancéreuses - 84 equipes du monde entier participent à la compétition de biologie synthétique iGEM.

iGEM (international Genetically Engineered Machines Competition, compétition internationale de fabrication de machines par génie génétique) est une compétition organisée depuis 2005 par le MIT (Massachusetts Institute of Technology) à Boston aux Etats-Unis. Elle est devenue une des compétitions les plus importantes dans le domaine scientifique. Cette année la compétition regroupe 84 équipes, parmi lesquelles on trouve pour la première fois trois équipes venant d’Allemagne. Le projet de l’équipe d’Heidelberg est dirigé par le professeur Roland Eils de l’université d’Heidelberg et du centre allemand de recherche sur le cancer (DKFZ).

La biologie synthétique est un nouveau domaine scientifique qui associe les technologies génétiques classiques avec une approche d’ingénierie. Comme pour la construction d’un avion, la biologie synthétique assemble des blocs simples composés de gènes aux fonctions élémentaires pour former des systèmes complexes ayant de nouvelles fonctions. Ces blocs de constructions sont rassemblés par iGEM dans une base de données et peuvent être utilisés par tous les participants a la compétition. La base de données possède à l’heure actuelle plus de 1000 blocs de construction géniques accumulées grâce au développement continu de nouveaux blocs au cours des dernières années. Cet été, les équipes ont travaillé sur des projets élaborés par elles-mêmes qu’elles présenteront début novembre au cours d’un rassemblement de toutes les équipes a Boston. Plusieurs prix seront distribués dans différentes catégories.

L’équipe d’Heidelberg est composée de 15 étudiants de l’université d’Heidelberg et un étudiant de l’université technique de Darmstadt. Ces étudiants ont suivi différents parcours scientifiques, biotechnologie moléculaire, biologie ou mathématiques. Ils sont encadrés par des membres du groupe de Victor Sourjik (ZMBH ; Universite d’Heidelberg) et du département de Roland Eils (Université d’Heidelberg et DKFZ). Le travail est effectué dans un nouveau centre : le Bioquant, centre d’analyse quantitative de systèmes biologiques moléculaires et cellulaires.

L’équipe d’Heidelberg développe une machine biologique capable de détecter et tuer de façon spécifique des pathogènes voire des cellules cancéreuses. Comme preuve de concept, l’équipe conçoit génétiquement une lignée de E. coli sous forme de prédateur et une sous forme de proie.

Le système est constitué de deux modules : un module de détection de la cellule cible, qui imite le pathogène, par la cellule prédatrice et un module qui permet le déplacement de la cellules prédatrice vers la proie. L’équipe utilise le système naturel des bactéries E. coli qui leur permet de diriger leur mouvement en fonction de leur environnement et des gradients de concentrations de molécules nutritives : le récepteur de la cellule prédatrice responsable de cette fonction a été modifié pour qu’il reconnaisse un mélange de molécules secrétées par les cellules proies.

Une fois arrivée près de sa proie, la cellule prédatrice active un autre module de gènes qui induit la mort de la proie, du pathogène ou de la cellule cancéreuse. L’équipe d’Heidelberg suit deux stratégies différentes pour cette fonction : une stratégie utilise des toxines de bactéries, l’autre des virus spécifiques de bactéries. Les toxines sont normalement produites par certaines bactéries pour tuer d’autres bactéries. Mais elles sont également capables de tuer des cellules cancéreuses, rendant cette stratégie très attractive pour l’élimination de ces cellules. Pour le système test l’équipe utilise l’information génétique liée a la production bactérienne de toxine. Cette information est introduite dans les cellules prédatrices et modifiée de telle sorte qu’elle ne devient active que lorsque la cellule prédatrice est au contact de la cellule proie. Cette activation induit la production de toxine et sa sécrétion provoquant la mort de la cellule proie.

L’autre approche pour tuer les cellules proies utilise des virus bactériens, autrement appelés phages, qui infectent les bactéries E. coli naturellement. Lors d’une infection, le phage injecte son information génétique dans la bactérie afin de la forcer à produire de nouveaux phages qui sont ensuite relâchés hors de la bactérie. Ces nouveaux phages sont alors capables d’infecter de nouvelles bactéries. L’équipe met essentiellement à profit l’effet domino du processus, qui permet de tuer de nombreuses proies avec peu de cellules tueuses.

En plus du travail de laboratoire, une part importante du travail est consacrée à la modélisation sur ordinateur du module de détection et du module tueur. La simulation du module permet de prédire le comportement du système dans différentes conditions et aide à mieux planifier la partie expérimentale.

L’équipe d’Heidelberg est au milieu du projet. Les étudiants travaillent jour et nuit pendant trois mois à ce projet ambitieux. Des résultats préliminaires ont été obtenus aussi bien pour la partie expérimentale que pour la partie modélisation. L’équipe va tout faire pour terminer le projet pour le rassemblement début novembre au MIT à Boston et ainsi pouvoir rivaliser avec des équipes venant d’instituts de renom tel qu’Harvard, Cambridge et Tokyo.


[edit] Un kit genetico per batteri killer

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Guidati dal professor Roland Eils, un gruppo di studenti dell´universita´di Heidelberg sta mettendo a punto una “macchina biologica” in grado di localizzare e successivamente eliminare organismi patogenici o perfino cellule cancerogene – 84 squadre provenienti da tutto il mondo stanno partecipando alla competizione di Biologia Sintetica iGEM 2008.

iGEM (Competizione Internazionale di Macchine Costruite Geneticamente) e´una competizione organizzata, a partire dal 2005, dall´Istituto Tecnologico del Massachusetts (MIT), situato a Boston, Stati Uniti d´America, e ormai divenuta una delle competizioni internazionali piu´prestigiose in campo scientifico. Quest´anno si scontreranno 84 squadre di studenti universitari, tra cui per la prima volta figurano tre squadre tedesche. Il progetto della squadra di Heidelberg e´ sotto la direzione del professor Roland Eils, che e´affiliato sia con l´Universita´di Heidelberg che col Centro Tedesco di Ricerca sul Cancro (DKFZ).

La biologia sintetica e´una branca emergente della scienza che unisce la classica tecnologia genetica con un approccio di tipo ingegneristico. Cosi´come per la costruzione di un edificio, la biologia sintetica utilizza dei “mattoncini genetici” per la costruzione di nuovi e complessi sistemi biologici con diverse funzioni. Questi mattoncini genetici sono collezionati dai responsabili di iGEM in una banca dati e possono essere utilizzati da ciascuna squadra che prende parte alla competizione. Finora la collezione vanta piu´di mille mattoncini genetici grazie al continuo sviluppo di nuovi moduli nel corso degli anni. Durante l´estate, le squadre lavorano ad un progetto, che ciascuna ha sviluppato in modo autonomo, che viene poi presentato all´inizio di novembre allo “Jamboree” che si tiene a Boston. In quell´occasione, svariati premi vengono assegnati in diverse categorie.

La squadra di Heidelberg consiste di quindici studenti dell´universita´di Heidelberg e uno studente dell´universita´tecnica di Darmstadt, con bagagli scientifici che vanno dalla biotecnologia molecolare alla matematica. Gli studenti sono seguiti da supervisori appartenenti al gruppo di Victor Sourjik (ZMBH; universita´di Heidelberg) ed al dipartimento di Roland Eils (universita´di Heidelberg e DKFZ). Il progetto in quanto tale viene realizzato nel Bioquant, un centro recentemente istituito per l´analisi quantitativa di sistemi biologici molecolari e cellulari. La squadra sta costruendo una macchina biologica in grado di localizzare ed eliminare specificatamente organismi patogenici o perfino cellule cancerogene. Come prova di principio, la squadra sta geneticamente manipolando due ceppi di E. coli per farne, rispettivamente, una preda ed un predatore. Il sistema consiste di due moduli: uno per il riconoscimento del ceppo preda (che rappresenta l´organismo patogenico) da parte del ceppo predatore (il killer), che quindi si dirige verso di esso; uno per l´eliminazione della preda non appena il predatore si trovi nelle sue vicinanze. La squadra fa uso del sistema con cui i batteri E. coli in natura riconoscono la presenza di nutrienti e si muovono verso zone in cui sono maggiormente concentrati, cambiando pero´i recettori del ceppo killer affinche´essi rispondano alla presenza di un cocktail molecolare secreto dalla preda.

Quando il predatore giunge in prossimita´della preda, un ulteriore modulo viene attivato che porta all´eliminazione dell´organismo patogenico o della cellula cancerogena. La squadra di Heidelberg sta seguendo due strategie per l´eliminazione della preda. La prima si basa sull´utilizzo di tossine batteriche, l´altra fa uso di virus che infettano specificatamente i batteri. Alcuni ceppi batterici producono normalmente delle tossine per eliminare altri batteri. E´stato dimostrato, tuttavia, che le tossine batteriche sono in grado di uccidere anche cellule cancerogene. Cio´apre la strada alla possibilita´di eliminare tali cellule usando proprio le tossine batteriche. Nella fase di prova iniziale, la squadra utilizza l´informazione genetica propria della produzione delle tossine, che viene introdotta nel ceppo predatore e modificata in modo da azionarla solo nelle vicinanze della preda. L´attivazione si traduce nella produzione e conseguente rilascio delle tossine, che culmina con l´eliminazione delle cellule preda.

Il secondo approccio utilizza i virus batterici, che in natura infettano cellule di E. coli. Durante l´infezione, il virus inietta il proprio materiale genetico nel batterio, forzandolo a produrre nuovi virus, che vengono rilasciati successivamente nel terreno circostante. Tali virus cosi´messi in circolazione sono in grado di infettare nuovi batteri, ed e´proprio questo “effetto domino” che la squadra cerca di ottenere per eliminare il maggior numero possibile di prede con poche cellule killer.

Accanto alla parte sperimentale condotta in laboratorio, anche la modellistica matematica dei moduli “sensoriale” ed “eliminatorio” costituisce un aspetto importante del progetto. La simulazione dei modelli consente di predire la risposta del sistema a diverse condizioni esterne ed interne, aiutando cosi´a progettare in modo migliore il lavoro sperimentale.

La squadra di Heidelberg si trova al momento nel mezzo della realizzazione del progetto. Gli studenti lavoreranno complessivamente per tre mesi (giorno e notte!) su questo progetto ambizioso. I primi risultati, sia sperimentali che teorici, sono gia´stati ottenuti e la squadra punta a completare il lavoro per lo Jamboree che si terra´a Boston ai primi di novembre, ed e´pronta a sfidare squadre rinomate come quelle di Harvard, Cambridge e Tokyo.


[edit] Bacterias matadoras creadas a partir de un kit de construcción genética

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Bajo la supervisión del Profesor Dr.Roland Eils, un equipo de estudiantes universitarios desarrolla una maquina biológica capaz de detectar y matar patógenos o incluso células cancerígenas – 84 equipos de alrededor del mundo participan en la competición iGEM de biología sintética.

iGEM (international Genetically Engineered Machines Competition) es una competición organizada desde el año 2005 por el MIT (Massachusetts Institute of Technology) de Boston (EUA) que ha llegado a ser actualmente una de las mayores competiciones internacionales en el campo de la ciencia. En la presente edición compiten 84 equipos de estudiantes universitarios, y por primera vez tres equipos alemanes estarán presentes en la competición. El proyecto del equipo de Heidelberg está dirigido por el Profesor Dr. Roland Eils, de la Universidad de Heidelberg y el Centro de Investigación Alemana contra el Cáncer (DKFZ).

La biología sintética es un campo de estudio joven en ciencia que combina tecnología genética clásica con un enfoque de ingeniería. De un modo similar a la construcción de un avión, la biología sintética utiliza bloques simples de construcción genética para construir nuevos sistemas complejos con funciones distintas. Estos bloques de construcción genética son agrupados por iGEM en una base de datos y pueden ser utilizados por todos los participantes de la competición. Hasta el momento, la colección contiene más de 1000 bloques de construcción genética, gracias al continuo desarrollo de nuevas partes a lo largo de los últimos años. Durante el verano, todos los equipos trabajan en proyectos que ellos mismos desarrollan y que serán presentados a principios de Noviembre en el encuentro de Boston. Múltiples premios en diversas categorías serán otorgados.

El equipo de Heidelberg consiste en 15 estudiantes de la Universidad de Heidelberg y un estudiante de la Universidad Técnica de Darmstadt, todos ellos con diferente formación dentro del mundo de la ciencia incluyendo biotecnología molecular, biología y matemáticas. Los estudiantes reciben soporte y consejo de miembros del equipo de Victor Sourjik (ZMBH, Universidad de Heidelberg) y de la división de Roland Eils (Universidad de Heidelberg y DKFZ). El proyecto se lleva a cabo en el recientemente fundado edificio Bioquant, un centro para análisis cualitativo de sistemas biológicos celulares y moleculares.

El equipo de Heidelberg desarrolla una máquina biológica que es capaz de detectar y matar específicamente patógenos e incluso células cancerígenas. En un estudio piloto el equipo ha rediseñado genéticamente dos cepas de E. coli, logrando como resultado una cepa capaz de matar y una presa.

El sistema consiste en dos módulos, uno para el reconocimiento de la célula presa que representa el patógeno en la cepa matadora, y otro para el movimiento dirigido de la célula matadora hacia su presa. El equipo utiliza el sistema intrínseco de detección y movimiento de la bacteria E. coli, que en la naturaleza es utilizado para detectar nutrientes para, mediante el rediseño de los receptores de la cepa matadora, detectar un cóctel molecular secretado por la cepa presa.

Una vez la presa ha sido alcanzada, un nuevo modulo genético es activado, conduciendo a la muerte del patógeno o la célula cancerígena. El equipo de Heidelberg sigue dos estrategias distintas para conseguir la muerte de la célula presa. La primera estrategia se basa en toxinas bacteriales y la segunda usa virus específicos para bacterias. Las toxinas son producidas normalmente por ciertas cepas para matar otras bacterias. Sin embargo, estas toxinas son también capaces de matar células cancerígenas, dando así la a la bacteria la posibilidad de matar dichas células. Para el sistema de prueba el equipo usa información genética de producción de toxinas en bacterias. Esta información será introducida en las células matadoras y modificada para que solo sea activada cuando la cepa matadora alcance la cepa presa. La consiguiente activación llevará a la producción y secreción de toxinas, resultando finalmente en la muerte de la célula presa.

El segundo enfoque para matar la presa usa virus de bacteria, que de forma natural infectan células de E. coli. Durante la infección, el fago inyecta su información genética en la bacteria, forzándola a producir nuevos fagos que serán liberados a posteriori. Una vez libres, los fagos serán capaces de atacar otras bacterias. En este enfoque, el equipo aprovechará específicamente el efecto dominó, que permite matar un numero elevado de células presa con un numero reducido de células matadoras.

Además del trabajo experimental en el laboratorio, una parte importante del mismo conlleva la creación de modelos computacionales del modulo sensor y matador. La simulación de dichos modelos permite la predicción del comportamiento del sistema bajo condiciones diversas y ayuda a un mejor diseño de la parte experimental.

El equipo de Heidelberg esta a mitad del proyecto. Los estudiantes trabajan dia y noche en este ambicioso proyecto. Ya se han alcanzado resultados iniciales, tanto en el ámbito experimental como por lo que respecta a la creación de modelos. El equipo está convencido de finalizar el proyecto a tiempo para el encuentro a principios de noviembre en el MIT de Boston y, gracias a ello, de mantener una competición a la altura de equipos de localizaciones de renombre como Harvard, Cambridge o Tokio.


[edit] Bactérias predadoras a partir de um kit de construção genética

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O projecto da Equipa de Heidelberg, sob supervisão do Professor Doutor Roland Eils, desenvolve uma maquinaria biológica que permite detectar e eliminar organismos patogénicos ou mesmo células cancerígenas- 84 equipas de todo o Mundo participam nesta competição iGEM de Biologia Sintética.

iGEM (international Genetically Engineered Machines Competition) é uma competição internacional de máquinas geradas a partir de engenharia genética. Iniciada em 2005, é organizada pelo Instituto de Tecnologia de Massachusetts, MIT (Massachusetts Institute of Technology) em Boston USA, e tem-se tornado uma das maiores competições internacionais no campo da ciência. Somente este ano, 84 equipas de estudantes universitários competem entre si e pela primeira vez, a Alemanha participa com 3 equipas. O projecto da equipa de Heidelberg é dirigido pelo Prof. Dr. Roland Eils da Universidade de Heidelberg e do Instituto de Investigação de Cancro de Heidelberg (DKFZ- Deutsches Krebsforschungszentrum)

Biologia Sintética é um campo científico recente que combina clássica tecnologia genética com engenharia. Semelhante à construção de um avião, Biologia Sintética aplica simples blocos de construção de genes para construir novos sistemas complexos e com funções distintas. Estes blocos de construção genética são por sua vez colectados e armazenados na base de dados da iGEM disponível a todos os participantes. Até à data, a colecção contem mais de 1000 blocos de construção de genes , devido à contínua adição de partes novas ao longo dos anos. Neste Verão, todas as equipas trabalham nos seus projectos originais que serão apresentados no “Jamboree” em Boston no início de Novembro. Diversos prémios em diferentes categorias serão atribuídos.

A equipa de Heidelberg consiste em 15 alunos da Universidade de Heidelberg e um aluno da TU Darmstadt, todos provenientes de cursos diferentes, como Biotecnologia Molecular, Biologia ou Matemática. Os estudantes contam com o apoio e supervisão de membros do grupo de investigação de Victor Sourjik (ZMBH- Centro de Biologia Molecular da Universidade de Heidelberg) e do departamento de Roland Eils (DKFZ- Centro de Investigação do Cancro; Universidade de Heidelberg). O projecto em si, é desenvolvido nos laboratórios do Bioquant, edifício recentemente inaugurado que funciona como um centro de analises qualitativas de sistemas biológicos a nível molecular e celular.

A equipa de Heidelberg está a trabalhar no desenvolvimento de um maquinaria que permita detectar e especificamente destruir elementos patogénicos ou até mesmo células cancerígenas. No estudo inicial para confirmar o principio em causa, a equipa reconstruiu geneticamente duas linhas celulares de E. coli tornando uma a predadora (killer) e a outra o alvo (prey).


O sistema consiste em dois módulos: um modulo onde as células predadoras reconhecem as células alvo-patogénicas e um outro modulo onde as células predadoras se movimentam em direcção às suas células alvo. A equipa explora as capacidades de detecção e movimento intrínsecas às bactérias E. Coli, necessárias à obtenção de nutrientes no meio, reconstruindo os receptores das células predadoras de modo a que estas detectem um cocktail molecular secretado pelas bactérias alvo-patogénicas.

Uma vez junto à bactéria alvo, um módulo genético adicional é activado que conduz à eliminação (morte) do patogénio ou da célula cancerígena. A equipa de Heidelberg investiga duas estratégias diferentes para induzir a morte celular do alvo. A primeira estratégia baseia-se em toxinas bacterianas e a segunda abordagem introduz viroses especificas para bactérias. Toxinas são normalmente produzidas por certas bactérias para destruir outras bactérias. Porém, algumas destas toxinas são também capazes de destruir células cancerígenas, tornando esta abordagem promissora no campo de investigação do cancro. No sistema teste, a equipa usa informação genética para a produção de toxinas bacterianas. Esta informação é então introduzida na células predadoras (killer) e modificada para que se torne activa apenas na presença das células alvo (prey). Quando alcançam as células alvo, esta activação é iniciada e as células predadoras produzem e libertam a toxina que irá destruir as primeiras.

A segunda abordagem para eliminar as células-alvo usa viroses bacterianas que se sabe naturalmente infectarem bactérias E.coli. Durante a infecção, o fago injecta a sua informação genética na bactéria, forçando-a a produzir novos fagos que serão mais tarde libertados. Fagos livres no meio serão então capazes de infectar outras bactérias criando o chamado efeito dominó: que permite eliminar um elevado número de células-alvo com apenas algumas células predadoras.

Por fim, e somando à investigação experimental no laboratório, uma parte importante do trabalho inclui o desenvolvimento de um modelo computacional para ambos os módulos de detecção e eliminação. As simulações produzidas pelo modelo permitirão prever o comportamento do sistema sob diferentes condições e assim contribuir positivamente no planeamento de novas experiencias.

Neste momento, a equipa de Heidelberg está a meio dos trabalhos. Os alunos trabalham dia e noite durante três meses neste projecto ambicioso. Alguns resultados iniciais já foram obtidos quer na parte experimental, quer no modelo computacional. A equipa espera atingir os seus golos até ao início de Novembro, poder apresentar os seus resultados aquando do jamboree no MIT Boston e assim competir com equipas internacionais de renome como Harvard, Cambridge e Tóquio.


[edit] Bacteries assassines generades a partir d’ un kit de construcció genètica

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Sota la supervisió del Professor Dr. Roland Eils, un equip d’estudiants universitaris desenvolupa una màquina biològica amb la capacitat de detectar i matar patogens o fins i tot cèl•lules cancerígenes – 84 equips d’arreu del món prenen part a la competició iGEM de biologia sintètica.

L´iGEM (international Genetically Engineered Machines Competition) és una competició que desde l’ any 2005 organitza el MIT (Massachusetts Institute of Technology) de Boston (EUA) i que ha arribat a ser a dia d’ avui una de les més grans competicions internacionals a l’àmbit de la ciència. A l’edició actual, 84 equips d’ estudiants universitaris hi competeixen, i per primera vegada tres equips alemanys estaran presents a la competició. El professor Dr. Roland Eils, de la Universitat de Heidelberg i el Centre de Recerca Alemana contra el Cancer (DKFZ), dirigeix el projecte de l’ equip de Heidelberg.

La biologia sintètica és un àmbit d’ estudi jove en ciència que combina la tecnologia genètica clàssica amb un prisma d’ enginyeria. De manera similar a la construcció d’ un avió, la biologia sintètica fa servir blocs simples de construcció genètica per a construïr nous sistemes complexes amb funcions distintes. Aquests blocs de construcció genètica són emmagatzemats per iGEM en una base de dades i poden ser utilitzats per tots els participants de la competició. Actualment, la col•lecció conté més de 1000 blocs de construcció genètica gràcies al desenvolupament continuat de noves parts durant els darrers anys. Mentre dura l’estiu, tots els equips treballen en projectes que ells mateixos desenvolupen i que presentaran a principis de novembre a la trobada de Boston. Múltiples premis seran otorgats en diverses categories.

L’equip de Heidelberg està format per 15 estudiants de la Universitat de Heidelberg i un estudiant de la Universitat de Darmstad, tots amb diferent formació cientifica, incloent biotecnologia molecular, biologia i matemàtiques. Els estudiants reben suport i consell de membres de l’ equip d´en Viktor Sourjik (ZMBH, Universitat de Heidelberg) i de la divisió d´en Roland Eils (Universitat de Heidelberg i DKFZ). El projecte es desenvolupa a Bioquant, un centre de nova fundació per anàlisi qualitativa de sistemes biològics tant molecular com celular.

L´equip de Heidelberg desenvolupa una màquina biològica que és capaç de detectar i matar específicament patògens o fins i tot cèl•lules cancerígenes. En un estudi pilot, l´equip ha redissenyat geneticament dues soques d´E. Coli, obtenint una soca presa i una soca assassina.

El sistema consisteix en dos mòduls, un per al reconeixement de la cèl•lula presa que representa el patògen i un altre per al moviment dirigit de la cèl•lula assassina cap a la seva presa. L´equip utilitza el sistema intrínsec de detecció i moviment de la bacteria E. Coli, que a la natura es fa servir per a detectar nurtients, i en redissenya els receptors per a que la soca assassina sigui capaç de reconeixer un còctel molecular secretat per la soca presa.

Un cop assolida la presa, un nou mòdul genètic s´activa, conduint a la mort del patògen o la cèl•lula cancerígena. L´equip de Heidelberg segueix dues estrategies diferents per aconseguir l´esmentada mort. La primera estrategia es basa en toxines bacterials i la segona en virus específics per bacteria. Les toxines són normalment produïdes per certes soques de bacteries per matar altres bacteries. No obstant, aquestes toxines també són capaces de matar cèl•lules cancerígenes, transmetent així a la soca assassina aquesta capacitat. Per al sistema de prova, l´equip fa servir informació genètica de producció de toxines bacterials. Aquesta informació serà introduïda a les cel•lules assassines i modificada per a que només s´activi quan la propia cèl•lula ha assolit la soca presa. L´activació porta a la producció i l´alliberament de toxines, obtenint com a resultat final la mort de la cèl•lula presa.

En la segona estrategia per matar la presa es fan servir virus de bacteria, que infecten de forma natural cèl•lules d´E. Coli. Durant l´infeccio, el fag injecta la seva informació genètica a la bacteria, forçant-la a produïr nous fags, que seran alliberats a posetriori. Un cop alliberats, els fags són capaços d´atacar altres bacteries. Per aquest motiu, en aquesta estrategia s´aprofita específicament l´efecte dominó que permet matar un alt nombre de cèl•lules presa amb un nombre reduït de cèl•lules assassines.

A banda de la feina experimental al laboratori, una part important de la pròpia feina comporta la creació de models computacionals, tant del modul assassí com del detector. La simulació del model permet la predicció del comportament del sistema sota diverses condicions i ajuda a un millor disseny de la feina experimental.

L´equip de Heidelberg esta a meitat del projecte. Els estudiants treballen nit i dia durant tres mesos en aquest ambiciós projecte. Ja s´han aconseguit resultats inicials, tant per la part experimental com pel que fa al model. L´equip està convençut de finalitzar el projecte abans de la trobada al Novembre al MIT de Boston, i per tant, de mantenir una competició al nivell d´equips internacionals de renom com Harvard, Cambridge o Tokio.

[edit] Bakteryjni zabójcy z taśmy montażowej

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Pod opieką Prof. Dr Rolanda Eilsa zespół studentów rozpoczął pracę nad konstrukcją biologicznego urządzenia potrafiącego wykryć i zabić patogeny i komórki rakowe – 84 zespoły z całego świata współzawodniczą w ramach międzynarodowej konkurencji iGEM.

Międzynarodowy konkurs na genetycznie zmodyfikowane maszyny – International Genetically Engineered Machines (iGEM) – to największe przedsięwzięcie tego typu organizowane od 2005 roku przez MIT (Massachusetts Institute of Technology, Boston, USA). W tym roku 84 zespoły uczniów szkół średnich oraz studentów wspomaganych przez opiekunów z najznamienitszych uczelni świata przygotowują się do walki o nagrody i wyróżnienia w ramach Biologii Syntetycznej. Po raz pierwszy do tej konkurencji przystępują aż trzy zespoły z Niemiec. Projekt zespołu z Heidelbergu nadzorowany jest przez Prof. Dr Rolanda Eilsa z Uniwersytetu w Heidelbergu oraz Niemieckiego Centrum Badań nad Rakiem (DKFZ).

Biologia syntetyczna to dziś najmłodsza dziedzina nauk przyrodniczych, powstała w wyniku integracji nauk biologicznych, inżynieryjnych i matematycznych. Podobnie jak w przypadku budowy domu, mostu czy samolotu, gdzie najbardziej skomplikowane elementy składają się z niezliczonej ilości podsystemów i elementów podstawowych, tak i biologia syntetyczna wykorzystuje najbardziej podstawowe elementy kodu genetycznego celem zbudowania nowych, skomplikowanych, funkcjonalnych systemów biologicznych. Te podstawowe cegiełki (BioBricks) dostępne są dla uczestników konkursu w centralnym rejestrze iGEM oraz stanowią ustandardyzowany punkt wyjścia dla wszystkich zespołów. Każdy zespól otrzymuje cały atlas cegiełek, zawierający ponad 1000 elementów, modułów i systemów, a projekty zakończone sukcesem wzbogacają istniejący katalog. Przez całe lato zespoły studentów pod czujnym okiem swoich opiekunów będą pracować w uniwersyteckich laboratoriach i przed komputerami nad projektami własnego pomysłu, które następnie zaprezentują w listopadzie na “Jamboree” w Bostonie. Najlepsze projekty w każdej kategorii otrzymają nagrody i wyróżnienia.

Zespół Heidelbergu składa się z 15 studentów Uniwersytetu w Heidelbergu oraz jednego studenta z Politechniki w Darmstadt, z różnym doświadczeniem i wykształceniem, od biotechnologii przez biologię, po matematykę. Opiekunami zespołu są Victor Sourjik (Centrum Biologii Molekularnej (ZMBH), Uniwersytet w Heidelbergu), oraz pracownicy wydziału Prof. Rolanda Eilsa (Uniwersytet w Heidelbergu oraz Niemieckie Centrum Badań nad Rakiem (DKFZ)). Projekt prowadzony jest w nowo powstałym Centrum molekularnej i komórkowej analizy systemów biologicznych – Bioquant.

Zespół pracuje nad biologiczną maszyną zdolną wykryć i zabić patogeny, a docelowo również komórki rakowe. Jako eksperyment zespół zaprojektował i skonstruował dwa szczepy bakterii E.coli, szczep “zabójców” i szczep “ofiar”.

Cały system składa się z dwóch receptorów jednoznacznie rozpoznających molekularny koktail wydzielany przez ofiarę, modułu chemotaktycznego pozwalającego na przemieszczanie się komórki atakującej w kierunku celu, oraz modułu “zabójcy”, którego uruchomienie prowadzi do śmierci komórki docelowej. Receptory i moduł chemotaktyczny to zmodyfikowane elementy E.coli, które w środowisku naturalnym służą lokalizacji substancji odżywczych. Zespól pracuje nad dwoma strategiami prowadzącymi do śmierci komórki docelowej. Pierwsza strategia koncentruje się na bakteryjnych toksynach, podczas gdy druga wykorzystuje wirusy.

Toksyny produkowane przez niektóre szczepy bakterii, pozwalają im kontrolować otoczenie poprzez zabijanie konkurujących z nimi bakterii, są ponadto wystarczająco silne, aby również doprowadzić do śmierci komórki rakowej. System cytotoksyczny zmodyfikowany tak, aby jego aktywacja zakończona produkcją i wydzieleniem toksyn mogła nastąpić jedynie po zlokalizowaniu komórki docelowej zostanie wklonowany do szczepu zabójców.

Druga strategia wykorzystuje bakteryjne wirusy charakterystyczne dla E.coli. Podczas infekcji bakteriofag wstrzykuje do komórki bakteryjnej swój kod genetyczny, wymuszając produkcję kolejnych cząsteczek wirusowych, a w końcowym rozrachunku jej śmierć i uwolnienie nowych wirusów, atakujących kolejne bakterie. Podejście to wykorzystuje efekt domina, który pozwala na zabicie dużej liczby bakterii, przy stosunkowo niewielkiej ilości komórek-zabójców.

Jako nieodłączny element pracy laboratoryjnej, zespól prowadzi komputerowe modelowanie nowo zaprojektowanych elementów. Symulacje tego modelu pozwalają na analize zachowania systemu, oraz usprawniają planowanie pracy eksperymentalnej.

Aktualnie zespół Heidelbergu znajduje się na półmetku swego projektu. Studenci pracując dzień i noc osiągnęli już wstępne rezultaty zarówno w części komputerowego modelowania jak i pracy eksperymentalnej. Cały zespół jest przekonany, iż osiągnie zaplanowany cel przed prezentacją wyników na początku listopada na MIT w Bostonie i wystartuje z pozycji pozwalającej na konkurowanie z międzynarodowymi zespołami z Harvardu, Cambridge czy Tokio.


[edit] Genetiškai sukonstruoti bakterijų žudikai

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Pirmą kartą Heidelbergo mokslininkų komanda, va-dovaujama Profesoriaus Roland Eils, dalyvaus prestižiniame tGSM (iGEM) konkurse, kuriame varžysis 84 studentų grupės iš viso pasaulio. Tyrėjai kuria taip vadinamą biologinę mašiną, kuri atpažintų ir sunaikintų ligos sukėlėjus bei vėžines ląsteles.

tGSM (tarptautinis Genetiškai Sukonstruotų Mašinų konkursas) iGEM (international Genetically Engineered Machines competition) yra mokslininkų rungtynės Sintetinės Biologijos srityje organizuojamos nuo 2005 metų. Pirmą kartą jos buvo paskelbtos Bostono Masačiūtseno Technologijos Institute ir nuo to laiko išsivystė į vieną didžiausių tarptautinio lygio mokslinių konkursų. Šiais metais dalyvauja net 84 studentų grupės iš viso pasaulio, tame tarpe net 3 - iš Vokietijos. Heidelbergo atstovams vadovauja Profesorius Roland Eils, dirbantis Heidelbergo Universitete ir Vokietijos Vėžio Tyrimų Institute.

Sintetinė Biologija yra nesenai atsiradusi disciplina, kuri skirtingai nuo klasikinės Genų Technologijos, pasižymi ryškia inžinierine pakraipa. Taip kaip iš paprastų sudėtinių dalių yra sukontruojamos sudėtingos mašinos, tarkime, lėktuvai, Sintetinė Biologija siekia iš paprastų genų sukurti sudėtingas sistemas, pasižyminčias tam tikromis savybėmis. tGSM yra įkūrusi taip vadinamą „genetinių plytų“ banką, kuriame yra užregistruota daugiau negu 1000 elementų ir kurie yra laisvai prieinami konkurso dalyviams.

Besivaržančios komandos dirba prie savo projektų vasaros atostogų metu. Lapkričio pradžioje rezultatai bus įvertinti finale, kuris vyks Bostone ir geriausi projektai bus apdovanoti prizais. Toks konkurso laikas buvo pasirinktas neatsitiktinai: dalyviai gali laisvai naudotis ištuštėjusiomis laboratorijomis, be to dažnam dalyviui tai yra pirmas kartas paragauti savarankiško mokslinio darbo.

Heidelbergo tGSM komandoje dirba 15 Heidelbergo Universiteto studentų ir 1 studentė iš Darmštato Technologinio Universiteto. Komanda sudaryta iš būsimų biologų, molekulinių biotechnologų bei matematikų. Jiems vadovauja specialistai iš Profesoriaus Roland Eils ir mokslų daktaro Victor Sourjik grupių (pastarasis dirba Heidelbergo Molekulinės Biologijos Centre). Pagrindinis darbas vyksta Bioquant’e – naujame 2007 metais Heidelberge įkurtame tyrimų istitute, besikon-centruojančiame į kiekybinę molekulinių ir ląstelinių sistemų analizę.

Heidelbergo komanda planuoja sukurti biologinę mašiną, kuri sugebėtų atpažinti ir sunaikinti ligos sukėlėjus bei vėžines ląsteles. Studentai kuria dirbtinę modelinę sistemą, susidedančią iš dviejų žarnyno bakterijų E. coli kamienų. Vienas iš jų reprezentuos ligos sukėlėjus, o kitas – jų žudikus. Šiam tikslui pasiekti studentai modifikuoja E. coli bakterijų genetinę medžiagą.

Heidelbergo komandai teks išspręsti dvi pagrindines problemas. Iš pradžių bakterijos žudikės turi sugebėti atpažinti savo „auką“ ir tikslingai link jos judėti. Tam bus pasinaudota natūraliu E.coli judėjimo ir aplinkos pažinimo mechanizmu, kuris padeda šioms bakterijoms susirasti maistingas medžiagas.

Paskui bakterijos žudikės turi sugebėti „auką“ nužudyti. Tam tikslui bus pajungtos dvi skirtingos strategijos: pasinaudoti bakteriofagais ir specialiais nuodais, kurie veiktų tik vėžines ląsteles.

Be praktinio laboratorinio darbo, modelinės sistemos elgesys bus analizuojamas kompiuteriu, kur bus simuliuojamas „aukos“ ir „žudiko“ elgesys įvairiomis sąlygomis. Gauti rezultatai bus naudojami suplanuoti tikslingus laboratorinius eksperimentus.

Šiuo metu darbai įgyvendinti šį ambicingą projektą vyksta pilnu tempu: jau trečias mėnuo studentai tiek dienomis, o pasikeisdami ir naktimis kuria modelinį žudiką. Pirmieji eksperimentiniai ir kompiuterinės simuliacijos rezultatai yra padrąsinantys. Tad komanda yra rimtai nusiteikusi gerai įsivažiavusį projektą pristatyti lapkričio mėnesį vyksiančiame finale Bostone ir konkuruoti su tarptautinį pripažinimą pelniusiomis tyrėjų grupėmis iš Harvardo, Kembridžo ir Tokio.


[edit] Ликвидатор бактерий созданный из генетических материалов

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Впервые на знаменитом международном конкурсе iGEM выступает команда Хайдельберга. Под руководством профессора Роланда Аилса (Roland Eils) студенты Университета Хайдельберга разрабатывают биоробота, способного распознавать патогенные бактерии или раковые клетки и специфически их уничтожать. В конкурсе участвуют 84 студенческие команды со всего мира.

Конкурс iGEM (international Genetically Engineered Machines competition) является международным состязанием в области синтетической биологии, которое проводится в Массачусетском Технологическом Институте (Бостон) с 2005 года и является одним из крупнейших международных научных конкурсов. В этом году на нем выступят 84 команды со всего мира, в том числе впервые -- три команды из Германии. Проектом команды Хайдельберга руководит Prof. Dr. Роланд Аилс (Университет Хайдельберга и DKFZ, Германский онкологический исследовательский центр).

Синтетическая биология является молодой наукой. В отличие от классической генной инженерии, в синтетической биологии важную роль играет научно-инженерный подход. Подобно тому как самолет собирается из готовых деталей и узлов конструкции, в синтетической биологии используются простейшие генетические блоки для конструирования новых комплексных систем с заданными функциями. iGEM собирает эти генетические элементы в единую базу данных, об'ем которой за последние годы уже превысил 1000 элементов. Эти конструкционные блоки предоставляются в распоряжение всем участникам конкурса.

Команды участников работают над своими проектами в течение летних каникул. В начале ноября в Бостоне результаты работ будут представлены в финале конкурса iGEM, где лучшие работы будут награждены многочисленными призами в различных номинациях. Изначально конкурс был инициирован желанием использовать пустующие в летний период лаборатории университетов, а также дать студентам возможность начать работу в самостоятельных научных проектах на ранних этапах учебы в университете.

В команде iGEM Heidelberg работают 15 студентов Университета Хайдельберга и одна студентка Технического Университета Дармштадта, по специальностям молекулярная биотехнология, биология и математика. Им помогают руководители из лаборатории Виктора Суржика (ZMBH, Центр молекулярной биологии Хайдельберга) и лаборатории Роланда Аилса (Университет Хайдельберга и DKFZ). Сама работа проводится в лабораториях Bioquant -- открытого в 2007 году нового центра количественного анализа молекулярных и клеточных биосистем.

Команда Heidelberg разрабатывает биологическую машину, способную распознавать патогенные бактерии или раковые клетки и специфически их ликвидировать. В качестве модели студенты используют искусственную систему из двух штаммов кишечной палочки E. coli: клетки „жертвы“, предтавляющие патогенные бактерии, и клетки „киллеры“. Для их создания молодые исследователи модифицируют генетическую структуру обоих штаммов.


Команда Heidelberg должна решить две центральные задачи. Во-первых, бактерии-киллеры должны распознавать своих жертв и целенаправленно двигаться к ним. Для этого нужно модифицировать естественную систему рецепторного восприятия и движения E. coli, которую бактерия использует в природе для обнаружения градиентов питательных веществ.

Во-вторых, бектерии-киллеры должны обладать эффективной системой ликвидации. К этой проблеме наша команда использует два альтернативных подхода – вирусы-бактериофаги и выделение специфических ядов, которое сможет работать также против опухолевых клеток.

Помимо экспериментальной работы в лабораториях, наша команда проводит компьютерное моделирование тестовой системы для предсказания поведения бактерий-киллеров и жертв при различных условиях. Эти данные позволяют целенаправленно планировать лабораторные эксперименты.

Работа над этим амбициозным проектом идет полным ходом, и уже более трех месяцев студенты днем и ночью работают над созданием бактерии-ликвидатора из генетических материалов. Первые обнадеживающие результаты уже получены в лабораторных экспериментах и компьютерных моделях. Команда должна завершить свою работу к ноябрю и представить свой проект в финале конкурса в Бостоне, чтобы в атмосфере суровой конкуренции с сильнейшими командами из Гарварда, Кэмбриджа и Токио завоевать свое место под солнцем.


[edit] 由基因元件拼装的细菌杀手

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在国际大赛iGEM中将首次出现海德堡大学的身影-在Dr. Roland Eils教授带领下海德堡大学学生将开发一种能有效识别并特异杀死致病菌或者癌细胞的生物机器-来自全世界的84支学生队伍将与他们同场竞技。

iGEM(international Genetically Engineered Machines competition,国际基因工程机器设计大赛)由麻省理工大学(MIT)在2005年发起并经过多年的发展已成为了合成生物领域最著名的国际大赛。今年有84支大学代表队参加此次大赛,其中首次包括了3支来自德国的队伍。海德堡代表队的领队是Dr. Roland Eils教授 (海德堡大学以及德国癌症研究中心)。

合成生物学是一门新兴学科。有别于传统的基因工程,它将工程科学的方法引入了传统生物学。如同从一些现成的零件组装飞机一样,合成生物学利用一些简单的基因元件并加以组合以产生具有特定功能的复杂系统。iGEM三年以来不断收集已使用的基因元件,建成了今天多达一千多条目的数据库。数据库中所有基因元件可供所有参赛队伍使用。

各参赛队伍在暑假期间开展其项目。当年十一月初,最后的实验结果会在波士顿进行发表并最终据此颁发出各种奖项。建立此项大赛的目的是为了更好地利用假期空闲的实验室资源并提供尚处于在学业的早期阶段学生独立科研的机会。

海德堡大学的iGEM队由来自海德堡大学及达姆施塔特工业大学分子生物工程,生物及数学专业的15名学生共同组成。来自Victor Sourjik(海德堡分子生物中心)以及Roland Eils课题组(海德堡大学和德国癌症研究中心)的指导老师将对这些学生进行相关辅导。整个项目正在2007年为细胞生物系统定量分析而建的BIOQUANT大楼进行。

海德堡大学队计划设计了一个能有效识别并杀死特定致病菌及癌细胞的生物“机器”。作为实验模型学生将研制出一个由两种不同大肠杆菌菌株组成的人造系统:一种代表致病菌的食饵菌株以及一种杀手菌株。在此过程中这些未来的科学家会改造细菌的一些基因组成。

海德堡大学队必须解决两大主要问题:一是杀手细胞须能识别其食饵并精确地向之移动。这个过程将利用大肠杆菌用于寻找食物的感觉和移动系统。另一个问题是杀手细胞须配备高效的灭菌模块。在这点上,队伍将采用噬菌体以及一些特定的甚至可能对癌细胞也有效的毒素。

在实验之外一部分学生还将在电脑上对这个试验系统进行模拟,从而预测食饵和杀手在不同条件下的反应变化。这些认识无疑有助于获得更好的实验设计。

此项雄心勃勃的工程已经如火如荼地展开,学生们将在三个月内夜以继日地从各种基因元件中拼装出他们的细菌杀手。第一个胜利既可能来自电脑模拟也可能来自实验室工作。队伍有信心为这个项目拼搏到11月并且经受住来自哈佛、剑桥、东京等国际名校激烈竞争的考验。

[edit] 殺し屋のバクテリアを遺伝子コンストラクトキットで作る

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Roland Eils教授が監督するハイデルベルクチームでは、学部学生が病原体や癌細胞すらも検知して殺す微生物機械を開発しています。合成生物学の国際コンペティションであるiGEMで、世界中から参加する84チームと競い合います。

iGEM (international Genetically Engineered Machines Competition)は、アメリカおマサチューセッツ工科大学(MIT)により2005年からはじめられた、遺伝子工学により微生物機械を作るという国際的なコンペティションです。年々その規模は拡大し、現在、サイエンスの世界でもっとも大きなコンペティションのひとつになっています。学部学生が主体となってチームを組んで競い合います。今年は84チームが参加することになっており、ドイツからは史上初めて3チームが参加します。このうちハイデルベルクチームはハイデルベルク大学およびドイツがん研究センター(DKFZ)のRoland Eils教授が監督しています。

合成生物学(synthetic biology)はサイエンスの新しい分野で、古典的な遺伝子操作の技術を工学的に応用し、航空機の製造と同じように、単純な遺伝子部品を組み上げて複雑な、ある目的の機能をもった微生物機械を新しく造り出します。遺伝子部品はiGEMによるデータベースに収められており、コンペティションの参加者は全員、これらの遺伝子部品を使うことができます。これまでに1000以上もの遺伝子部品がデータベースに蓄積されてきました。夏の間、参加するすべてのチームはそれぞれ独自に開発を行い、11月初めのボストンでのジャンボリーでその開発の成果を発表します。賞が様々な部門にわたって用意されており、授与されることになっています。

ハイデルベルクチームは15人のハイデルベルク大学の学生と1人のダルムシュタット工科大学の学生により構成され、分子生物工学(バイオテクノロジー)、生物学、数学など、全員がそれぞれ異なるバックグラウンドをもっています。学生は、Victor Sourjik(ハイデルベルク分子生物学センサー(ZMBH)およびハイデルベルク大学)のグループとRoland Eils(ハイデルベルク大学およびドイツがん研究センター(DKFZ))の部門からのアドバイザーによりサポートされています。このプロジェクトはハイデルベルク大学の新しいビルであるBIOQUANTのビルで進められています。BIOQUANTはハイデルベルク大学の分子・細胞生物システムの定量的な解析を行うためのセンターです。

ハイデルベルクチームは病原体や癌細胞すらも検知し、それらのみを殺す微生物機械を開発しています。原理の実証のため、チームは遺伝子操作された2つの大腸菌(E.coli)の株を、それぞれ病原体役の”餌のバクテリア”と”殺し屋のバクテリア”として用いています。

この系は、殺し屋のバクテリアによる病原体の認識と、その病原体に向かっての運動の2つのモジュールから構成されています。チームは大腸菌が元来もっている感覚および運動機構を活用しており、元来は栄養物の認識がなされる感覚機構を改変して、病原体と想定したバクテリアが分泌する分子を検知できるようにしています。

殺し屋のバクテリアは、病原体役の”餌のバクテリア”のところにたどりつくと、その病原体や癌の細胞を死に至らしめるための遺伝子部品群が作動します。ハイデルベルクチームはそのために2つの異なるストラテジーを採用しています。第1のストラテジーはバクテリアの産生する毒、第2のストラテジーはあるバクテリアに特異的に感染するウイルスの活用です。毒は通常、あるバクテリアの株が生産し、他のバクテリアを殺します。これらの毒はもちろん癌細胞も殺すことができ、これにより癌細胞を除去することができます。そこで、第1のストラテジーでは、我々はバクテリアの毒の産生の遺伝子情報を殺し屋のバクテリアに導入し、餌のバクテリアのところにたどりついたときに、一度だけその毒を産生・放出し、餌のバクテリアを殺すようにし、テストを重ねています。

第2のストラテジーでは、病原体役の大腸菌に感染するウイルスを用います。感染している間、ファージが遺伝子情報をバクテリアに注入し、また新しいファージが産み出され、放出されます。こうして放出されたファージはまた他のバクテリアを攻撃します。このストラテジーではドミノ効果が期待できます。すなわち、非常に少数の殺し屋のバクテリアにより、非常に多数の餌のバクテリアを殺すことができます。

重要なことは、実験室でのウェット実験に加えて、病原体の感覚機構とそれに向かっての運動機構の計算機によるモデリングも行っていることです。計算機によるモデルシミュレーションにより、様々な条件下でのシステムの振る舞いを予測することができ、実験室でのウェット実験をより良いものにすることができます。

ハイデルベルクチームはプロジェクトの途上にあり、学生は3ヵ月もの間、毎日・毎夜、この野心的なプロジェクトに従事しています。すでに、実験室でのウェット実験や計算機でのモデル研究共に、いくつかの結果が得られ、成果が達成されています。我々のチームはこのプロジェクトをジャンボリーのコンペティションがMITで開催される11月の初めまでには完遂できると確信しています。そして、ハーバードやケンブリッジ、東京といった名高い場所から参加する国際チームと非常に高いレベルで競い合うことができると確信しています。




Phips the Phage

Hi, my name is Phips the Phage. Are you new here?- then follow me ...follow Phips



[edit] News

29 Oct. 2008, Wiki-Freeze culminates into iGEM Ecolicence Song

Igem hd pic.JPG

To see our spontaneous iGEM Ecolicence composition click here

28 Oct. 2008, Generous Donation by Klaus Tschira Foundation

http://www.klaus-tschira-stiftung.de/english/index.html


The Klaus Tschira Foundation gGmbH is a non-profit organization and supports research in informatics, the natural sciences, and mathematics; at the same time it promotes a public understanding in these sciences. With this combination the Klaus Tschira foundation is our ideal partner in this competition.

22 Oct. 2008, New Sponsor: Graffinity

www.dkfz.de/en

Again, we are very happy to announce a new sponsor: Graffinity. Graffinity is a company working on fragment based drug discovery and the development of small molecule pharmaceuticals. Graffinity is located in the Heidelberg Technology Park, the great cooperation location on the Heidelberg Campus, where national research centers and international companies work hand in hand. We are proud to have Graffinity as a great partner with us.


13 Oct. 2008, New leading Sponsor: DKFZ

www.dkfz.de/en

We are proud to announce the German Cancer Research Center (DKFZ), Heidelberg as the new leading sponsor of our iGEM team. As Harald zur Hausen, former chair of DKFZ, was awarded the Nobel Prize in Medicine last week, we are very happy to have the DKFZ as a strong partner of our team.

Dkfz pic.jpg


08 Oct. 2008, New Sponsor: Leica Microsystems GmbH

HD Logo Leica.jpg

Leica Microsystems GmbH (Wetzlar, Germany) is a leading global designer and manufacturer of precise optical systems for the analysis of microstructures; we are proud to have Leica as a Bronze partner with us!


07 Oct. 2008, FAZ Reports on Heidelberg Team

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Frankfurter Allgemeine Zeitung has printed a short report on the Heidelberg iGEM team. You can read the article titled "Krieg im Brutkasten der Biotechnik" here.


06 Oct. 2008, Medicine Nobel Prize goes to DKFZ Heidelberg

Zurhausen.png

Harald zur Hausen (DKFZ Heidelberg) is awarded the Nobel Prize in Medicine for the discovery of the cancerous Papilloma virus, which envisions today a vaccination against infection. He shares the prize with Francoise Barre-Sinoussi and Luc Montagnier (both Institut Curie, Paris) for their discovery of the HIV. Harald zur Hausen has been chair of the German Cancer Research Center (DKFZ) here in Heidelberg from 1983 to 2003 and lead the institute to its world wide reputation. The Heidelberg iGEM team congratulates him to this historic honor!!


17 Sep. 2008, Podcast on iGEM project

Podcast

While the Heidelberg project is progressing rapidly, the team enjoys more PR. In this podcast of the Ruperto-Carola University Professor Eils explains the Heidelberg project in the context of Synthetic Biology to the public.


17 Sep. 2008, iGEM Heidelberg goes public with Prometheus TV

Prometheus.jpg

Today the Heidelberg team welcomed Prometheus TV - a modern and Internet based broadcaster on science - to communicate synthetic biology and explain its work to the public. The broadcasting date will be soon posted here.


02 Sep. 2008, Geneart becomes Silver Sponsor

Geneart

Geneart AG (Regensburg, Germany) - one of the main iGEM sponsors - will synthesize genes for our iGEM team . Geneart is one of the most innovative and world-leading companies in gene synthesis and directed evolution. For this support we position Geneart as our second Silver sponsor.


29 Aug. 2008, Beckman Coulter is Platinum Sponsor

Beckman Coulter

The iGEM team is proud to announce that Beckman Coulter, Inc. - the world-leading manufacturer of innovative and automated biomedical instruments - will be our Platinum partner in this year's competition. The California based company connects medical research and clinical trials with laboratory diagnostics and enhances with 200,000 installed systems health care around the world. We are sure this partnership will turn out to be a crucial benefit for the ultimate Championship Jamboree at MIT.


29 Aug. 2008, iGEM Heidelberg goes public with FAZ and Campus TV

Interview klein.jpg

On Friday 29th of august we had a visit of journalists from each Campus TV and from the FAZ (Frankfurter Allgemeine Zeitung). We had a great time gaining first experience as "TV stars". There will soon be reports of our team and our project in the media. Links to this will be published here.


14 Aug. 2008, Lange+Pflanz becomes Gold Sponsor

Lange & Pflanz

Lange & Pflanz Werbeagentur GmbH (www.lpsp.de) have just declared the sponsorship of our team by designing a team logo, a team shirt, a website, and power-point slides for the Championship Jamboree at MIT. This positions the company - an established marketing and design company which successfully designed the website for our Bioquant Institute - right into the sponsorship Gold category. The first results for the team logo you will find soon on this page!

[edit] Sponsors

http://www.klaus-tschira-stiftung.de/english/index.html

Klaus Tschira Foundation

German Cancer Research Center

German Cancer Research Center


Beckman Coulter

Beckman Coulter


Lange & Pflanz

LANGE + PFLANZ


Chroma

Chroma


Geneart

Geneart


Leica Microsystems

Leica Microsystems


University of Heidelberg

University of Heidelberg


BioQuant

BioQuant


Helmholtz Alliance on Systems Biology

Helmholtz Alliance on Systems Biology


ViroQuant

ViroQuant


Systems Biology of Signalling in Cancer

Systems Biology of Signalling in Cancer


Kaufhold

Westpool