Einem Team um die Synthetische Biologin Kate Adamala von der University of Minnesota ist ein in dieser Form noch nicht demonstrierter Aufbau gelungen: Das als „SpudCell“ bezeichnete Gebilde, zusammengesetzt aus 150 bis 200 definierten Molekülen, durchläuft mehrere Zyklen von Nahrungsaufnahme, Wachstum, Genomreplikation und Teilung. Die Arbeit wurde als Preprint veröffentlicht und noch nicht von einem Fachjournal begutachtet. Beobachter in London, etwa Yuval Elani vom Imperial College, sprechen von einem „echten Meilenstein“ auf dem Weg zur Beantwortung der Frage, ob sich Chemie so organisieren lässt, dass sie als Leben bezeichnet werden kann.

Die Konstruktion umgeht eine zentrale Hürde der Zellteilung. Natürliche Zellen nutzen ein Zytoskelett als inneres Gerüst; SpudCell hingegen produziert Proteine, die sich an der Membran anreichern, bis mechanische Spannung die Hülle spaltet. Das Genom umfasst rund 90.000 Basenpaare, verteilt auf sieben DNA-Plasmide, und ist damit erheblich kleiner als jedes natürliche Pendant. Eine eingeführte genetische Veränderung, die die Produktion eines Fusionsproteins steigerte, führte zu schnellerem Wachstum und mehr Nachkommen – ein Verhalten, das die Autoren als Selektionsvorteil innerhalb der synthetischen Population beschreiben. Allerdings ist das System auf externe Zufuhr angewiesen: Ribosomen, die molekularen Maschinen der Proteinherstellung, müssen aus E. coli beigesteuert werden, und jede Linie erlischt nach etwa fünf bis zehn Generationen.

Parallel dazu zeigt eine weitere Studie, wie sich die Prinzipien der synthetischen Biologie auf komplexe Organismen übertragen lassen. Ein Team der Washington University in St. Louis hat menschliche Hakenwürmer (Ancylostoma ceylanicum) mittels CRISPR-Cas9 so verändert, dass sie ein Antikörperfragment gegen das Nervengift Tetrodotoxin produzieren. In Hamstern gelang der Nachweis, dass die Parasiten das therapeutische Protein in den Blutkreislauf abgeben. Die in Nature Communications publizierte Arbeit ist ein früher Machbarkeitsnachweis; die produzierte Menge reichte im Labor aus, um etwa 20 Prozent des Toxins zu neutralisieren, nicht jedoch für einen wirksamen Schutz bei tödlichen Dosen. Die US-Forschungsagentur DARPA finanzierte das Vorhaben mit Blick auf biologische Bedrohungen.

Beide Projekte markieren unterschiedliche Stufen auf dem Weg zu programmierbaren biologischen Systemen. Während SpudCell als minimales Chassis für grundlegende Funktionen dient, zielen die Hakenwurm-Experimente auf eine langlebige, im Körper verweilende „Apotheke“ für chronische Erkrankungen. Die nächsten Schritte sind klar definiert: Für SpudCell gilt es, die sieben Plasmide in ein stabiles Genom zu überführen und die Abhängigkeit von externen Ribosomen zu überwinden. Bei den Hakenwürmern muss die Stabilität der eingefügten Gene über mehrere Generationen gesichert und die Wirkstoffausbeute deutlich erhöht werden. Beide Vorhaben bleiben vorerst auf das Labor beschränkt; klinische Anwendungen sind nicht absehbar.