Der iGEM Aachen e.V. besteht im Wesentlichen, um das studentische iGEM-Team der RWTH Aachen zu fördern. Das iGEM-Team nimmt am jährlich stattfindenden iGEM-Wettbewerb der synthetischen Biologie teil, bei dem Studierende aller Fachrichtungen zur Zusammenfindung zu interdisziplinären Teams und zur Durchführung eines selbstorganisierten wissenschaftlichen Projekts ermutigt werden.
2025 – Nclose
Dieses Jahr liegt der Fokus unserer Teams auf einem sehr lokalen und gleichzeitig globalen Problem: der Nitratbelastung unseres Grundwassers. Im Jahr 2024 überschritten 15% der deutschen Messstellen den EU-Grenzwert (50 mg/L). In Europa ist die Überdüngung in der Landwirtschaft die Hauptursache hierfür. Synthetische Dünger und Gülle enthalten mehr Nährstoffe als die Pflanzen aufnehmen können. Mikroorganismen wandeln Ammonium in Nitrat um, das leicht ins Grundwasser gelangt – mit Folgen für Umwelt, Ökosysteme und Trinkwasserversorgung.
Mit unserem Projekt „NCLOSE“ setzen wir auf eine nachhaltige, biologische Strategie: Wir möchten Mikroorganismen aus der Gülle so verändern, dass sie überschüssiges Ammonium aufnehmen und in Form vom Polyglutaminsäure (PGA) speichern. Diese bindet Stickstoff und gibt ihn langsam wieder an den Boden ab – ein natürlicher slow-release Effect, der Nitrat-Auswaschung reduziert und die Effizienz der Düngung erhöht.
Wir stehen noch am Anfang, aber unsere Vision ist klar: sauberes Grundwasser durch innovative Mikrobiologie.
Mehr Informationen zum Projekt findest du auf dem Wiki und im Präsentationsvideo.
2024 – OncoBiotica
Das iGEM Aachen Team 2024 entwickelte einen innovativen Ansatz zur gezielten Krebstherapie, der das Tumor-Mikrobiom nutzt, um lokal eine hohe Konzentration eines Chemotherapeutikums zu erzeugen. Darüber hinaus arbeiteten sie an einem Hardware-Projekt, bei dem sie einen mikrofluidischen Chip sowie eine zugehörige Messbox entwickelten. Mit diesem System konnten personalisierte Medikamente direkt am Tumorgewebe von Patient:innen getestet werden. Mit ihrem Education-Projekt AlphaFold Decoded lehrten sie die nächste Generation von Bio-Wissenschaftler:innen im Umgang mit modernen KI-Technologien.
Das iGEM Aachen Team 2024 feierte zahlreiche Erfolge und schaffte es als 1st Runner Up in die Finalrunde der besten 10 Teams weltweit in der Overgraduate-Kategorie. Besonders beeindruckend war ihr Sieg in der Kategorie Best Oncology Project, wo sie ihre bahnbrechende Arbeit im Bereich der Krebstherapie präsentierten. Darüber hinaus gewann das Team den Preis für das beste Hardware-Projekt und setzte mit ihrem innovativen mikrofluidischen Chip neue Maßstäbe. Auch im Bereich Education erhielten sie die Auszeichnung für das beste Education-Projekt, mit dem sie das Verständnis für künstliche Intelligenz in der Biologie förderten. Zusätzlich wurde das Team in mehreren Kategorien nominiert: Best New Basic Part, Best Presentation und Best Wiki, was die Vielseitigkeit und herausragende Qualität ihrer Arbeit unterstreicht.
Mehr Informationen zum Projekt findest du auf dem Wiki und im Präsentationsvideo.
2023 – RareCycle
Elektronikschrott ist eine allgegenwärtige Nebenwirkung unserer Konsumgewohnheiten im 21. Jahrhundert. Im Jahr 2021 wurden weltweit etwa 60 Millionen Tonnen Elektroschrott produziert, und der Trend nimmt zu. Elektroschrott ist einer der größten Abfallströme der Welt, aber weniger als 18% werden ordnungsgemäß gesammelt und recycelt. Darunter spielen die seltenen Erdmetalle eine besonders kritische Rolle. Diese Gruppe von Elementen enthält viele Materialien, die unsere moderne, vernetzte Welt erst möglich machen. Von diesen Ressourcen werden nur etwa 1% aus Elektroschrott zurückgewonnen. Dies macht ihre globalen Lieferketten äußerst anfällig und gefährdet unsere nachhaltige Zukunft. Die Rückgewinnung seltener Erden steht heute vor vielen technischen Herausforderungen, insbesondere bei der Trennung der verschiedenen Elemente aufgrund ihrer chemischen Ähnlichkeiten. Die hohe Spezifität bio-basierter Ansätze könnte der Schlüssel sein, um Barrieren zu überwinden. Unser Projekt zielt darauf ab, einen selektiven, modularen Bioremediationsprozess für das Recycling seltener Erdmetalle aus Elektroschrott auf verschiedenen Ebenen und Maßstäben zu entwerfen. Unser Fokus liegt auf der Dezentralisierung und Demokratisierung des Elektroschrott-Recyclings! Die Schlüsselkomponente unseres Prozesses ist die Verwendung genetisch modifizierter Pilze als Biosorptionsmaterial. Von Natur aus zeigen Pilze bereits vorbildliche Bioremediationsfähigkeiten, und die Mycofiltration ist eine vielversprechende Technologie für verschiedene Trennverfahren. Durch die Kraft der synthetischen Biologie werden wir diese Fähigkeiten auf eine neue Ebene bringen, indem wir spezielle metallbindende Peptide auf ihrer Oberfläche exprimieren. Diese Peptide können selektiv an bestimmte seltene Erdmetalle binden und sie so aus der Lösung extrahieren.
Mehr Informationen zum Projekt findest du auf dem Wiki und im Präsentationsvideo.
2022 – MEtaPhos
In unserer Gesellschaft besteht ein riesiger Bedarf an Phosphor, einem essenziellen Nährstoff, der in Phosphatverbindungen für die physiologische Funktion und das Wachstum aller Lebewesen notwendig ist.
Phosphat hat daher auch eine elementare Bedeutung in der Düngemittelproduktion. Es ist jedoch auch eine endliche Ressource, die im Bergbau zu Lasten von Land, Tier und Mensch zum Teil außerhalb jeglicher Regularien abgebaut wird. Daher gewinnt das Recycling von Phosphat eine immer größere Bedeutung.
An dieser Stelle setzen wir mit unserem Projekt „MEtaPhos“, kurz für Modified Enzymes targeting Phosphate-recycling, an. Wir versuchen mit unserem Verfahren eine Methode zu entwickeln, um an einer Kreislaufwirtschaft von Phosphat mitzuwirken. Mithilfe von Phosphat-bindenden Proteinen wollen wir selektiv Phosphat aus Abwasser binden. Diese kommen natürlicherweise in vielen verschiedenen Bakterien vor und dienen der Phosphatversorgung der Mikroorganismen, weshalb sie als Bindungspartner sehr effektiv und spezifisch agieren. Um die Freisetzung des Phosphates von den Proteinen zu erreichen, entwickeln wir unter Zuhilfenahme von Methoden der synthetischen Biologie einen molekularen Schalter, der uns ermöglicht die Bindung präzise steuern zu können. In einem von uns konstruierten Bioreaktor wollen wir diese Eigenschaften ausnutzen und einen energieeffizienten und umweltschonenden Prozess zur Phosphatrückgewinnung entwickeln.
Mehr Informationen zum Projekt findest du auf dem Wiki.
2021 – Storagene
Die Menschheit produziert enorme Datenmengen, schon bald könnte das für die heutigen Speichersysteme zu viel werden. In unserem Projekt Storagene haben wir eine enzymatische Synthese von DNA unter Verwendung des Enzyms TdT (terminale Desoxynukleotidyltransferase) zur langfristigen Datenspeicherung entwickelt. DNA, der genetische Datenträger in unseren Zellen, ist aufgrund der enormen Informationsdichte und Haltbarkeit ideal zur Speicherung von Information. Deshalb haben wir die DIP-Methode entwickelt, bei der die TdT einen immobilisierten Primer auf einem Magnetstab mit spezifischen Nukleotiden in Lösung verlängern kann. Durch die Untersuchung der Eigenschaften der TdT haben wir optimale Reaktionsbedingungen gefunden, um die Verlängerung des Primers zu präzisieren. Durch unsere maßgeschneiderte Hardware kann der Prozess der Umwandlung von Daten in DNA automatisch erfolgen. Zudem ermöglicht unsere Software eine reibungslose Konvertierung der Daten in die genetische Sprache und ein Auslesen der durch Nanopore-Sequenzierung generierten Daten.
Mehr Informationen zum Projekt findest du auf dem Wiki und im Präsentationsvideo.
2020 – Magnetic ATP Recycling System (M.A.R.S.)
Die sehr komplexe und aufwändige Regeneration von biochemischen Energieträgern stellt eine kostenintensive Hürde für viele Produktions- und Forschungsprozesse dar. Im diesjährigen Projekt „M.A.R.S“ gehen wir dieses Problem in zweierlei Hinsicht an. Mithilfe synthetischer Biologie untersuchen wir innovative und standardisierbare Wege der Herstellung biochemischer Energieträger in einem Bioreaktor. So befinden sich diese direkt an dem Ort, an dem sie benötigt werden. Des Weiteren zeichnet sich unser Bioreaktor durch eine Kombination neuer Immobilisierungs- und Vermengungstechniken sowie einer dadurch ermöglichten Wiederverwendbarkeit der Regenerationskomponenten aus.
Mehr Informationen zum Projekt findest du auf dem Wiki und im Präsentationsvideo.
2019 – Plastractor
Die Umweltverschmutzung durch Plastik ist zurzeit in aller Munde. Doch nicht nur große Plastikflaschen sind ein Problem, auch Mikro- und Nanoplastik stellt eine Bedrohung sowohl für die Umwelt als auch für uns selbst dar. Diese Partikel sind so klein, dass sie in die Nahrungskette im Meer oder ins Trinkwasser und dadurch auch in unseren Körper gelangen können.
In unserem Projekt entwickeln wir den „Plastractor“. Dieser wird Mikroplastik mithilfe des Magnetospirillum sp. (Mikrobe des Jahres 2019) aus Flüssigkeiten entfernen. Das Magnetospirillum ist ein natürlich magnetisches, gram-negatives Bakterium, welches im Bodensatz von Süßwasserflüssen oder am Meeresboden unter geringen Sauerstoffbedingungen lebt. Seine Besonderheit ist die Fähigkeit, Magnetosome zu bilden. Das sind sphärische, vesikelähnliche Strukturen von membranumgebenen, biomineralisierten Ferritmonokristallen mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 45nm. Im Bakterium werden mehrere dieser Organellen aneinander aufgereiht wie eine Kompassnadel ausgerichtet und geben dem Bakterium so die Fähigkeit, sich im Erdmagnetfeld zu orientieren. Zurzeit wird daran geforscht, Magnetosome in der Biomedizin und in der Analytik zu benutzen.
In unserem Projekt wollen wir neue Fusionsproteine erstellen, welche in die Membran von Magnetosomen eingebaut werden und bestimmte Polymere, wie zum Beispiel Polypropylen, binden können. Ein zweites Fusionsprotein besteht aus der gleichen Polymerbindestelle und einem Fluoreszenzmarker und markiert das Plastikpartikel für die quantitative Fluoreszenzdetektion. Der Partikelkomplex kann mit Hilfe eines Magnetfelds einfach aus der Lösung entfernt werden.
Durch die Verwendung verschiedener, spezifischer Plastikbindepeptide sollen auch unterschiedliche Plastiksorten in der Lösung detektiert und voneinander getrennt werden.
2018 – MelaSense
Melatonin ist ein wichtiges Hormon im menschlichen Körper und ist an vielen Prozessen beteiligt. Seine eigentliche Funktion ist die Steuerung des Tag-Nacht-Rhythmus. So sind Schlafstörungen oft auf eine Über- bzw. Unterproduktion dieses Hormons zurückzuführen.
Außerdem spielt Melatonin bei neurodegenerativen Erkrankungen wie Alzheimer und Parkinson eine Rolle. Eine weitere Funktion von Melatonin ist der Abbau von Radikalen wie ROS (Reactive Oxygen Species) in vielen verschiedenen Organismen, wodurch es die Mitochondrien schützt. Dies kann zu einer Verlängerung der Lebensdauer von Nervenzellen führen.
Zur Diagnose von psychischen Erkrankungen, wie z.B. Depressionen oder Schizophrenie, ist die Melatoninmessung heute schon ein genutztes Werkzeug. Allerdings ist in diesen Forschungsgebieten noch vieles zu klären und wir hoffen, dass eine unkomplizierte Methode zur Melatoninmessung hier hilfreich sein kann und auch dafür sorgt, dass Melatonin mit seinen vielfältigen Wirkungen in der Gesellschaft bekannter wird.
Unser Ziel ist es somit, einen Biosensor zu entwickeln, der schnell und günstig ist.
2017 – Salt Vault
Millionen von Menschen sind von einem Mangel an Trink- und Nutzwasser betroffen, obwohl zwei Drittel der Erdoberfläche mit Wasser bedeckt sind – und es werden immer mehr! Das Problem: NaCl macht das Meerwasser für den Menschen ungenießbar. Aber auch Flüsse und Seen in Deutschland sind betroffen, da Sie durch industriellen Kalibergbau mit Salz verseucht sind.
Unsere Idee ist, modifizierte Hefen herzustellen, die Salz aufnehmen und speichern. Dazu wollen wir bereits vorhandene Transportwege für NaCl so verändern, dass die Hefe die Ionen aufnimmt und in der Vakuole speichert, anstatt Sie aus der Zelle hinauszupumpen. Die Vakuole ist ein natürliches Speicherkompartiment der Hefe. Darüber hinaus wollen wir ähnliche Transporter aus Arabidopsis Thaliana einbringen. Zusammengefasst wollen wir Hefen als mikrobielle „Mülleimer“ benutzen, die Wasser reinigen und ihrerseits einfach aus dem Wasser herausgefiltert werden können. Übliche Entsalzungsmethoden wie die Reversosmose sind sehr Energie- und Investitionsaufwendig; wir wollen eine kostengünstige und energieeffiziente Alternative schaffen.
2016 – Lichtaktivierte Enzyme statt giftiger Borsäure
Seit Juni 2010 ist Borsäure laut ECHA (European Chemicals Agency) als besonders besorgniserregender Stoff eingestuft. Zusätzlich wird sie auf weitere wahrscheinliche Gefahrenpotentiale untersucht. Trotz dieser Bedenken wird Borsäure immer noch standardmäßig in Flüssigwaschmitteln verwendet. Hierbei dient sie zur Stabilisierung der für den Waschvorgang essentiellen Enzyme.
Um Borsäure zu ersetzen, forschen wir mithilfe von synthetischer Biologie an einer umweltschonenden Alternative. Unser Team setzt sich aus Bachelor- und Masterstudenten der Fachrichtungen Biologie, Biotechnologie, Biomedizintechnik und Informatik.
2015 – Upcycling Methanol Into an Universal Carbon Source
Wir implementieren Methanol in biotechnologischen Prozessen, um diese von landwirtschaftlichen Erzeugnissen zu entkoppeln. Die Kombination zwischen Natur- und Ingenieurswissenschaften in unserem Team ermöglicht uns, den Fortschritt in der synthetischen Biologie voranzutreiben. Unsere Mentoren Prof. Blank, Prof. Schwaneberg und Prof. Wiechert vervollständigen unser Team.
Biologisch etablieren wir einen neuen, effizienten Stoffwechselweg, um Methanol in gefragte Produkte umzuwandeln
Technisch entwickeln wir einen Miniaturbioreaktor mit kontinuierlicher Analytik für unsere Projektrealisierung, der sich durch seine Kosteneffizienz und einfache Realisierbarkeit auszeichnet.
2014 – Cellock Holmes – A Case of Identity
Das iGEM Team Aachen 2014 entwickelte einen modularen Biosensor zur Detektion von Krankheitserregern sowie kostengünstige Labormessgeräte, die nach dem „do-it-yourself“-Prinzip zusammengebaut werden können.
