Oak Ridge – Forschende des Oak Ridge National Laboratory (ORNL) des US-Energieministeriums haben eine Plattform entwickelt, die genetische Auslöser für gewünschte Bakterieneigenschaften rasch und präzise identifiziert. Damit lassen sich Mikroorganismen gezielter als Zellfabriken für Chemikalien und Materialien umprogrammieren. Die Ergebnisse erschienen in Nature Communications (DOI: 10.1038/s41467-026-72929-0).
Die Methode nutzt Quantitative-Trait-Locus-Kartierung (QTL). Da Bakterien sich ungeschlechtlich vermehren und wenig genetische Vielfalt aufweisen, erzeugten die Forschenden mittels Protoplastenfusion genetisch diverse Nachkommen (Rekombinanten). Anschließend maßen sie Eigenschaften der Bakterien, identifizierten DNA-Varianten und bestätigten deren Wirkung mit CRISPR-Gen-Editing. Automatisierung und künstliche Intelligenz beschleunigten die Phänotypisierung um das Zehnfache: Ein Robotersystem positionierte Platten präzise, digitale Bildgebung und Computervision extrahierten die Merkmale.
Getestet wurde die Plattform unter anderem an Bacillus, Clostridium thermocellum, Novosphingobium aromaticivorans und Stutzerimonas stutzeri. Anders als frühere Ansätze, die den Verlust oder Gewinn ganzer Gene betrachten, erfasst das Verfahren den Einfluss kleiner Nukleotid-Unterschiede auf die Funktion. Mögliche Anwendungen liegen in der Umwandlung von Pflanzenlignin in wertvolle Produkte und in der Aufnahme kritischer Mineralien.
Die Arbeit wurde vor allem durch das ORNL Laboratory-Directed Research and Development-Programm und das DOE Center for Bioenergy Innovation gefördert. Die Plattform steht für die Lizenzierung zur Verfügung.
