Ganzheitlicher Ansatz: neuer Weg zur Lehre der synthetischen Biologie

BerlinWissenschaftler der Northwestern University haben eine neue Methode zur Vermittlung der Synthetischen Biologie entwickelt. Diese Methode umfasst verschiedene Ebenen, von Molekülen bis hin zur Gesellschaft, um zentrale Konzepte zu erläutern. Ziel ist es, einen umfassenden Überblick über die Schaffung nachhaltiger synthetischer Biotechnologien zu bieten. Ihre Ergebnisse veröffentlichten sie im Fachjournal Nature Communications.

Synthetische Biologie vereint verschiedene Fachbereiche wie Chemieingenieurwesen und Ethik. Jeder Bereich hat seine eigenen Lehrmethoden und Literatur, was zu Unterschieden im Wissen der Studierenden führt. Julius Lucks, ein Experte auf diesem Gebiet, betont die Bedeutung eines gemeinsamen Rahmens. Lucks ist Professor an der McCormick School of Engineering der Northwestern University und Co-Direktor des Zentrums für Synthetische Biologie (CSB).

Lucks berichtet, dass die frühen Kurse in synthetischer Biologie noch unklar definiert waren. Als die Gentechnik in den 1970er Jahren begann, eröffnete sie neue Möglichkeiten. In den 1990er Jahren kam CRISPR hinzu und machte die synthetische Biologie populärer, doch das Gebiet kämpfte mit seiner Identität. Es gab keinen standardisierten Lehrplan.

Ashty Karim, Hauptautor des Artikels, betonte, dass sich Studierende oft zu sehr auf einzelne Probleme konzentrieren. Beispielsweise richtet sich die CRISPR-Forschung üblicherweise auf die DNA-Bearbeitung auf molekularer Ebene. Karim wies jedoch darauf hin, dass zur Entwicklung einer Technologie mit CRISPR ein umfassenderes Verständnis erforderlich ist. Es ist wichtig zu bedenken, wie CRISPR innerhalb einer Zelle, im Körper und in Gesundheitssystemen funktioniert. Karim ist Forschungsassistent und Forschungsdirektor am CSB.

Der Unterricht in Synthetischer Biologie gliedert sich in fünf Abschnitte.

• Molekular
• Schaltkreis/Netzwerk
• Zellulär
• Biologische Gemeinschaften
• Gesellschaftlich

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Die Methode betont die Bedeutung von Ethik auf allen Ebenen. Bei Tests mit Studenten der Northwestern University zeigte das Curriculum gute Ergebnisse. Grundlegende Konzepte wie Thermodynamik und Kinetik waren gut mit verschiedenen Maßstäben vereinbar. Einige Ideen müssen immer verstanden werden, während andere erst zu einem bestimmten Zeitpunkt relevant werden.

Vitale Konzepte: Ethik und Wissenschaft im Einklang

Fallstudien sind ein zentraler Bestandteil dieses Lehrplans. Sie helfen den Studierenden zu verstehen, wie Entscheidungen im Ingenieurwesen auf einer Ebene biologische Funktionen auf einer anderen beeinflussen. Diese Fallstudien ermöglichen es den Studierenden, Lösungen für globale Probleme auf verschiedenen Ebenen zu entwickeln. Darüber hinaus verdeutlichen sie, wie die synthetische Biologie die Gesellschaft sowie ethische Fragestellungen beeinflusst. Institutionen oder Dozenten können die Fallstudien anpassen.

Lucks und Karim berichten, dass die Studenten das Konzept der Skalenidee schon im ersten Unterricht schnell verstanden haben. Daher integriert das Northwestern Center for Synthetic Biology diese Methode nun in ihre Forschungsprojekte. Die Forscher hoffen, dass ihre Lehrmethode weit verbreitet genutzt wird und haben dafür Ressourcen und Vorschläge geteilt.

Diese neue Methode wurde durch das SynBAS NRT-Programm der National Science Foundation (Fördernummer 2021900) sowie durch die Bachrach Family Foundation finanziert.