Wissenschaftler haben Hautbakterien gentechnisch verändert, um Temperaturabfälle zu erkennen und die Wärmeproduktion zu steigern, was eine potenzielle neue Abwehr gegen Erfrierungen und Unterkühlung darstellt. Der Durchbruch, der auf der Konferenz „Synthetic Biology for Health and Sustainability“ vorgestellt wurde, besteht darin, Cutibacterium Aknes, einen häufigen Hautmikroorganismus, so zu modifizieren, dass er bei Kälteeinwirkung deutlich mehr Wärme erzeugt.
Wie es funktioniert: Die natürlichen Mikroben der Haut nutzen
Forscher der Universität Pompeu Fabra in Barcelona nutzten die Gen-Editing-Technologie CRISPR, um die Stoffwechselprozesse der Bakterien zu verändern. Sie steigerten die Produktion eines Proteins namens arcC und steigerten so direkt die Wärmeabgabe. Parallel dazu haben sie C modifiziert. Akne kann mithilfe wärmeempfindlicher Gene Temperaturen über 32 °C (90 °F) wahrnehmen und ein Fluoreszenzsignal auslösen.
Die wichtigste Erkenntnis ist, dass unsere Haut diese Mikroben bereits beherbergt. Anstatt fremde Elemente einzuführen, nutzen Wissenschaftler das, was bereits vorhanden ist, um. Dieser Ansatz minimiert potenzielle Abstoßungs- oder Immunreaktionsprobleme.
Mögliche Anwendungen über das Überleben hinaus
Die Auswirkungen gehen weit über Polarexpeditionen und Tiefseetauchen hinaus, wie ursprünglich vermutet. Die Technologie könnte eine Lösung für Menschen sein, die in kalten Klimazonen leben und keinen Zugang zu einer zuverlässigen Heizung haben, oder sogar für Menschen, die im Freien arbeiten und extremer Kälte ausgesetzt sind.
„Das ist eine sehr kreative Arbeit … die Erzeugung von Wärme ist in vielen Anwendungen wichtig“, bemerkt Harris Wang von der Columbia University, die nicht an der Forschung beteiligt war.
Verbleibende Herausforderungen und nächste Schritte
Bis zur breiten Anwendung bleiben noch einige Hürden zu überwinden. Das Team muss die Temperaturerfassungs- und Wärmeerzeugungsfunktionen innerhalb desselben Bakterienstamms kombinieren und sicherstellen, dass er auf fallende Temperaturen reagiert, nicht nur auf steigende.
Entscheidend ist ein „Kill-Switch“-Mechanismus. Forscher erforschen Möglichkeiten, die Bakterien zu deaktivieren, wenn sie nicht mehr benötigt werden, um Überhitzung oder andere unvorhergesehene Nebenwirkungen zu verhindern. Vorläufige Experimente legen nahe, dass C. Akne kann in einer cremebasierten Formulierung überleben, es sind jedoch weitere Tests an menschlichen Hautproben und Tiermodellen erforderlich.
Die Arbeit stellt einen Proof-of-Concept dar, dass Hautbakterien so manipuliert werden können, dass sie die Wärme regulieren, und eröffnet damit neue Grenzen im personalisierten Wärmemanagement.
