Mit Gold nach Hause: iGEM-Team der TU Dresden 2022 erfolgreich beim weltgrößten Wettbewerb für Synthetische Biologie

Ein interdisziplinäres Team von Studierenden der TU Dresden hat das WunderBand entwickelt, eine bioresponsive Hydrogel-Plattform zur Behandlung chronischer Wunden. Ihr modulares System ermöglicht die einstellbare Freisetzung von Therapeutika als Reaktion auf Entzündungsfaktoren und Infektionen. Nun wurden die dreizehn Studierenden im Rahmen des iGEM Grand Jamboree in Paris für ihre Entwicklung mit einer Goldmedaille ausgezeichnet. Außerdem gehörten sie zu den fünf besten Teams in der Kategorie Therapeutika, die sich gegen 50 andere Teams aus der ganzen Welt durchsetzten.

Jedes Jahr zieht der iGEM-Wettbewerb Tausende von Teilnehmenden aus der ganzen Welt an. In diesem Jahr stellten sich mehr als 350 Teams der Herausforderung, die Prinzipien der synthetischen Biologie anzuwenden, um globale Probleme zu bekämpfen, sei es im Bereich der Umwelt oder der menschlichen Gesundheit. Das TUD-Team, das sich mit den medizinischen Bedürfnissen einer alternden Bevölkerung in Deutschland und Europa befasst, arbeitete dafür an dem sogenannten "WunderBand", mit dem Ziel, chronische Wunden zu behandeln. Die dreizehn Teammitglieder stammen aus sechs verschiedenen Ländern - Italien, Weißrussland, USA, Litauen, Russland und Deutschland – und studieren zu einem Großteil Naturwissenschaften am Center for Molecular and Cellular Bioengineering (CMCB) der TU Dresden, einige von ihnen aber auch Informatik, Medieninformatik oder sogar Bildende Kunst. „Die Interdisziplinarität unseres Teams führte zu fruchtbaren Diskussionen während der Sitzungen und im Labor und hat sich als wertvoll erwiesen, um erste Ergebnisse zu erzielen. Wir schätzen uns glücklich, dass wir durch das hervorragende Umfeld, das uns hier an der TU Dresden geboten wird, die Möglichkeit haben, uns kennenzulernen“, schreibt das Team auf seiner Homepage.

"Die Häufigkeit von chronischen Wunden nimmt mit dem Alter zu. Mit einer alternden Gesellschaft wird dies mehr und mehr zu einem Problem. Dennoch mangelt es derzeit an wirksamen Behandlungsmethoden. Dies stellt eine große gesellschaftliche Belastung dar. Eine weitere Bedrohung ist die zunehmende Antibioitkaresistenz, wodurch schwer bis nicht mehr therapierbare Bakterien solche Patienten leicht infizieren könnten", erklärt Giorgio Gilioli, Leiter des TUD iGEM-Teams und Masterstudent im Studiengang Regenerative Biology and Medicine am CMCB.

Angesichts der Vielschichtigkeit des Problems hat das Team der TU Dresden einen ebenso vielschichtigen Ansatz entwickelt. Der Kern der Idee des Teams war ein modularer Wundverband auf Hydrogelbasis, der eine Reihe von Trägern zur therapeutischen Freisetzung aufnehmen kann. Das Team trug Wachstumsfaktoren auf das Hydrogel auf, um die Heilung zu stimulieren. Zur Beseitigung von Infektionen nutzte das Team Phagen, die natürlichen Feinde von Bakterien, und schloss sie in die Wundauflage ein. Darüber hinaus gelang es, die Wundauflage mithilfe von Peptid-Linkern, die das Hydrogel vernetzten und stabilisierten, bioresponsiv zu machen, so dass eine Freisetzung der Inhaltsstoffe nur in Anwesenheit einer Infektion stattfindet.

„Bei chronischen Entzündungen ist die Expression von Proteasen erhöht, was zu einem Abbau der extrazellularen Matrix (ECM) und einer Verschlimmerung der Wunde führt. Dieselben Proteasen können auch die Peptidbindungen spalten und damit den Abbau des Hydrogels auslösen, was die Freisetzung von eingeschlossenen Faktoren und Phagen zur Folge hat. Der Zeitplan und die Dosierung der Behandlung richten sich dann nach dem Schweregrad der Wunde selbst“, erklärt Projekt-Betreuer Prof. Dr. Thorsten Mascher von der Fakultät Biologie.

Gruppenleiter Dr. Kai Ostermann zeigt sich von der Arbeit des iGEM-Teams besonders stark beeindruckt: "Mich hat besonders das extreme Engagement der beteiligten Studierenden imponiert. Sie haben in unserem Labor mit der Nachwuchsforschergruppe KoSyn eng zusammengearbeitet, was beiden Projekten nicht nur Spaß gemacht hat, sondern auch mit umfangreichem fachlichen Austausch und gegenseitiger Inspiration einherging. "

Neben der Goldmedaille wurde das Team auch für drei weitere Preise nominiert: bestes therapeutisches Projekt, bestes genetisches Verbundteil und beste Sammlung genetischer Teile. Diese hart umkämpften Preise gehen auf die zahlreichen Beiträge des Teams zum iGEM-Register für genetische Teile zurück. Das Team konnte nicht nur mit seinen wissenschaftlichen Leistungen glänzen, sondern auch die TU Dresden, das CMCB, die Fakultät Biologie und das Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden (IPF) als herausragende Hubs für Studierende und Forschende erfolgreich repräsentieren.

„Ohne die Unterstützung durch die Universität, unsere Betreuer Thorsten Mascher und Kai Ostermann, das Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e. V., das Programm Funds for Student Research (FOSTER), sowie unsere Sponsoren wäre dieser Erfolg nicht möglich gewesen“, betonte das Team unisono.

Teammitglieder: Giorgio Gilioli, Akvilė Gasiūnaitė, Adrian Zimmermann, Logan Poehlman, Svetlana Iarovenko, Meike Bremenkamp, Tarek Benamar, Ekaterina Maximova, Eric Johne, Eric Schmidt, Palina Trus, Lea Hoffbauer, Railia Biktimirova

Ausbildende: Sebastian Eguiguren, Dr. Julia Döring, Dr. Lucas Schirmer, Tina Šubic

Betreuende PIs: Prof. Dr. Thorsten Mascher, Dr. Kai Ostermann

Weitere Informationen über die Arbeit des Teams in den Bereichen bioresponsives Design und synthetische Biologie finden Sie auf der Website des Teams: https://2022.igem.wiki/tu-dresden/

Über iGEM
Die International Genetically Engineered Machine (iGEM) ist ein jährlich stattfindender weltweiter Wettbewerb für synthetische Biologie, der sich an Schülerinnen und Schüler, Studierende im Bachelor oder Master, Unternehmen und Gemeinschaftslabors richtet. Seit seinem Start im Jahr 2004 hat sich der Wettbewerb zum größten und renommiertesten Studierendenwettbewerb auf dem Gebiet der synthetischen Biologie entwickelt.

Kontakt:
Prof. Thorsten Mascher
Professor für Allgemeine Mikrobiologie
TU Dresden
Email:
Tel. +49 351 463-40420