Alles Gute
DNA-Origami

Collage Hand mit Lupe fokussiert Origami-Vogel

Bild: www.iStock.com / delihayat

Die DNA kann mehr als nur Gene speichern. Ein Physiker der Technischen Universität München (TUM) faltet und biegt die Erbgutmoleküle und setzt sie zu völlig neuen Formen zusammen. Denn das stabile Material eignet sich hervorragend als Baustoff für winzige Werkzeuge – etwa für die Medizin.

DNA: Der perfekte Baustoff für Nanomaschinen

Millionen winziger Figuren tummeln sich unter dem Elektronenmikroskop, jede von ihnen nur wenige Nanometer groß: Roboter winken mit den Armen, Bücher öffnen und schließen sich und Zahnräder greifen wie in einem Getriebe ineinander. Was der Physiker Hendrik Dietz und sein Team im Jahr 2015 unter dem Mikroskop sehen, ist für sie ein entscheidender Schritt voran. Erstmals haben sie auch in ihrem eigenen Labor bewegliche Formen im Nanomaßstab hergestellt – und zwar aus Schnipseln des Erbgutmoleküls DNA.

Bald will Dietz auf diese Weise im Labor sogar ganze Maschinen und Motoren aus DNA bauen, die dann zum Beispiel Medikamente an die richtige Stelle im Körper bringen. Also biegt und faltet er DNA-Stränge, staucht und zerrt sie und fügt sie neu zusammen. Das Prinzip ist als “DNA-Origami” bekannt, seit es 2006 in Kalifornien entwickelt wurde. Und bereits um die Jahrtausendwende herum hat die Forschung erkannt: Dieses Molekül, mit dem Lebewesen sonst ihre Gene speichern, eignet sich hervorragend als Baustoff. Denn DNA ist stabil und bildet regelmäßige Ketten, die sich gut neu zusammensetzen lassen.

Seine ersten dreidimensionalen Objekte aus DNA formt Dietz 2009 mit Kollegen noch als Postdoc in Harvard. Kurz darauf beruft ihn die TUM zum Professor für Experimentelle Biophysik. Seither entwickelt sein Labor die Origami-Technik ständig weiter: Das Team produziert etwa künstliche Membrankanäle aus DNA und Proteinen, einen Nano-Greifer oder es verkürzt die Zeit für die Selbstmontage der DNA-Schnipsel von einer Woche auf nur wenige Stunden. 2015 erhält Dietz für seine Errungenschaften den Leibniz-Preis, den wichtigsten deutschen Forschungspreis.

„Wir haben jetzt ein Regelwerk, mit dem man die kleinsten DNA-Bausteine programmieren kann. Man kann sie nach Belieben zusammenfügen – fast wie Legosteine.“

Portrait Hendrik Dietz

Hendrik Dietz, 2017, Professor für Experimentelle Biophysik der TUM und Carl-von-Linde-Senior-Fellow am TUM Institute for Advanced Study

Bild: Astrid Eckert, Muenchen

Video: Wie arbeitet das Labor von Hendrik Dietz? (1'05 Min.)

Im Video erklärt Hendrik Dietz, woran er mit seinem Team im Labor für biomolekulare Nanotechnologie forscht. Ihr Ansatz: “Was man nicht bauen kann, kann man nicht verstehen.” (Video: Douglas-Film 2014)

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