Ein Sensor sagt Bienensterben den Kampf an

Einmal pro Jahr treten Student*innen aller weltweit renommierten Universitäten zum „iGEM“-Wettbewerb (International Genetically Engineered Machine Competition“) an. 2019 hat sich ein Team von 340 durchgesetzt und die zwei Hauptpreise in den Kategorien „Best diagnostics project“ und „Best integrated human practice“ abgeräumt, in dem sie dem Bienensterben den Kampf ansagen: 12 Student*innen von NAWI Graz – darunter Alexander Fürlinger, CAP.finisher des Jahrgangs 2011.

Wer sich mit Imkerei beschäftigt, der bekommt bei dem Wort „amerikanische Faulbrut“ selbst einen Ausschlag. Denn dieses Bakterium ist eine immense Bedrohung für Bienenkulturen weltweit. Verbreitet sich das Bakterium und wird zu spät erkannt, bedeutet das ein totales Sterben der Bienenstöcke und somit das Aussterben gesamter Bienenvölker.

Dieser Problematik haben sich 12 Student*innen der Nawi Graz gestellt und den so genannten „Beeosensor“ entwickelt, der künftigen Bienengenerationen eine Überlebenschance garantiert. Dass ausgerechnet diese Thematik als Projekt bei „iGEM“ eingereicht wurde, hat persönliche Gründe. „Der Vater eines Team-Kollegen ist selbst Imker und beschäftigt sich schon seit langem mit dieser Problematik“, so Alexander Fürlinger, der 2015 bei „CAP.“ die Lehre sowie seinen Bachelor in Molekularbiologie abgeschlossen hat und sich jetzt dem Master in Biochemie und molekularer Biomedizin an der Universität Graz widmet. Der Grundansatz des Teams: Einen Sensor zu entwickeln, der es Imkern ermöglicht, autonom und innerhalb weniger Stunden Bienenstöcke auf die „amerikanische Faulbrut“ selbst zu testen und somit rechtzeitig auf den Befall reagieren zu können. Eine Revolution in der Bienenforschung. „Bis dato müssen Imker ihre Proben einschicken und mindestens zwei Wochen auf das Ergebnis warten. Der Grund dafür ist das langsame Wachstum der Bakterien im Labor. Bis zum Ergebnis kann sich der Befall schon komplett auf den Bienenstock ausgebreitet haben und jede Gegenmaßnahme wirkungslos sein“, erklärt Alexander die Innovation des Projekts. Dem Imker bleibt oft nur als letzte Maßnahme das Verbrennen des kompletten Bienenstockes.

Nach der initialen Ideenfindung stand im Februar das Thema fest, und wurde zwischen Juni und Ende Oktober 2019 intensivste Laborarbeit und Sponsorenakquise betrieben. „Das Besondere und Spannende an unserer Arbeit war die Interdisziplinarität, weil sich das Team aus Kolleg*innen unterschiedlichster Studienrichtungen zusammengesetzt hat“ erinnert sich Alexander an diese Zeit. Das Ergebnis ist ein Konzept, dessen Funktionalität bewiesen wurde. „Wir hatten das große Glück, dass es bereits Forschungsgruppen an der Universität Graz gibt, welche auf eine lange Tradition der Bienenforschung zurückblicken kann, und die uns für das Testen Bakterien zur Verfügung gestellt haben.“

Wie dieser Sensor funktioniert, ist für Laien nicht einfach zu verstehen. Der Sensor verfügt über eine Elektrode, auf deren Oberfläche man so genannte Bakteriophagen immobilisieren kann. Bakteriophagen sind hochspezifische Viren, die nur Bakterien erkennen und für Menschen komplett ungefährlich sind. Tropft man eine Probe auf diese Elektrodenoberfläche, werden die Bakterien an die Bakteriophagen gebunden. Ist ein Bakterium der „amerikanischen Faulbrut“ vorhanden, so wird ein höherer Widerstand in der elektrischen Messung hervorgerufen. Je höher dieser ist, desto höher ist die Anzahl an Bakterien.

Nicht nur das Ergebnis sondern auch die Leistung, die hinter der Realisierung des Projekts steckt, wurde mehr als gewürdigt: Das engagierte Team erhielt im Rahmen der „iGEM“-Preisverleihung in Boston die Goldmedaille und zwei Hauptpreise und wurde zusätzlich für die „Beste Präsentation“ sowie das „Beste Poster“ nominiert. „Die zwei Hauptpreise zu erhalten, war ein unglaubliches Gefühl, denn wir haben uns gegen Konkurrenz von Teams aus Harvard oder der ETH Zürich durchgesetzt“, berichtet Alexander voller Stolz. Eine Ehrung auf regionaler Ebene gab es noch als „Zusatzzuckerl“: Das Forscher*innen-Team räumte den 3. Platz des „OÖ Leistungspreises“ in der Kategorie „Wissenschaft & Bildung“ ab.

„Den Erfolg verdanken wir unter anderem auch der Unterstützung von Ruth Arrich und CAP., die über ein einzigartiges Netzwerk unter den Partnern verfügt“ betont Alexander, der mit der Akquise von Sponsoren beauftragt war – eine wichtige Basis für die Forschung, da „iGEM“-Projekte vorgeben, Organisation, Durchführung und Finanzierung allein den Student*innen anzuvertrauen.

Um sich auf dem Erfolg auszuruhen, dazu fehlt die Zeit. Denn für Alexander und zwei Kollegen heißt es jetzt, das Konzept in die Realität umzusetzen den ersten Prototypen zu entwickeln. Somit dürfen wir auf 2020 gespannt sein…

 

 

 

 

Die Awards des „iGEM“-Wettbewerbs

 

    Das Forscher*innen-Team der NAWI Graz