06.05.2021

DNA-Speicher aus Glas: Österreicher für Europäischen Erfinderpreis nominiert

2020 wurde die erste Episode der Netflix-Serie „Biohackers" - eine 100 MB große Videodatei - erfolgreich auf DNA gespeichert.
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Wendelin Stark und Robert Grass sind für ein Speicherverfahren auf Basis von DNA für den Europäischen Erfinderpreis nominiert. © Europäisches Patentamt
Wendelin Stark und Robert Grass sind für ein Speicherverfahren auf Basis von DNA für den Europäischen Erfinderpreis nominiert. © Europäisches Patentamt
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Der Österreicher Robert Grass und der Schweizer Wendelin Stark haben einen kompakten Datenspeicher „für die Ewigkeit“ entwickelt. Das Verfahren ist angelehnt an in Fossilien konserviertes Erbgut. Die beiden Forscher versiegeln Daten in DNA-Form in winzigen Glaskugeln. Als „synthetisches Fossil“ können die Daten dann über Jahrtausende aufbewahrt werden. Dafür sind Grass und Stark nun für den Europäischen Erfinderpreis 2021 nominiert.

So groß wie ein USB-Stick

Der Europäische Erfinderpreis wird jährlich vom Europäischen Patentamt für herausragende patentierte Lösungen vergeben. Die Patentierung ermöglicht es, Forschung in die Anwendung in Unternehmen zu bringen. “Ein DNA-Speicher, so groß, wie ein USB-Stick. Darauf ist Erbgut für eine halbe Ewigkeit gespeichert, oder eine Million Netflix Folgen. Beides geht sich aus. Das finden sicher nicht nur Serien-Junkies genial“, sagt die österreichische Patentamtspräsidentin Mariana Karepova. „Robert N. Grass ist überzeugt, dass seine Erfindung bald vermarktet wird und von den Menschen genutzt wird. Genau deswegen steht sein Patent mit auf dem Podest.“

Herausforderung: DNA stabil machen

Grass und Stark forschen beide an der ETH Zürich, an der sie sich 2004 kennengelernt hatten. Sie beschäftigen sich seit Jahren mit der Fähigkeit von DNA zu Schreiben (Synthese) und zu Lesen (Sequenzierung). DNA kann so zusätzlich zur Speicherung genetischer Informationen zur Aufbewahrung von Daten genutzt werden. Digitale Daten werden in solchen Verfahren in eine Sequenz der vier DNA-Basenpaare umgewandelt. Lange war allerdings das Problem, dass ungeschützte DNA-Stränge nicht haltbar sind und sich zersetzen. „Die Herausforderung war klar: DNA stabil zu machen“, erklärt Grass. „Fossilien erwiesen sich als der richtige Weg. Daher untersuchten wir die chemische Struktur von Glasablagerungen auf der DNA, was uns schließlich zu der Verkapselungstechnologie führte.“

Daten 2.000 Jahre lagern

Mit der neuen Methode konnte das Team von Grass eine fehlerfreie Datenwiederherstellung nach einer einwöchigen Lagerung bei 70 °C erreichen. Dieser Zeitraum bei erhöhter Temperatur entspricht der Umwelteinwirkung von 2.000 Jahren Lagerung bei durchschnittlichen Temperaturen in Mitteleuropa. 2016 gründeten Grass und Stark das Spinoff Haelixa und 2018 wurde für ihre Erfindung das europäische Patent erteilt. Bisher wird ihr Glasspeicher vor allem zum Tracking etwa von Produkten eingesetzt, da die winzigen DNA-haltigen Partikel nahezu überall aufgebracht werden können. Bekannter wurde das Verfahren 2020, als die erste Episode der Netflix-Serie „Biohackers“ – eine 100 MB große Videodatei – erfolgreich auf DNA gespeichert wurde.

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V.l.: Brightmind.AI Co-Founder Florian Lerchbammer-Kreith, Ingrid Kelly von IST Cube und Brightmind.AI Co-Gründerin Tamara Gerbert © Brightmind.AI
V.l.: Brightmind.AI Co-Founder Florian Lerchbammer-Kreith, Ingrid Kelly von IST Cube und Brightmind.AI Co-Gründerin Tamara Gerbert © Brightmind.AI

Das Wiener NeuroTech-Startup Brightmind.AI sichert sich ein Pre-Seed-Investment vom Klosterneuburger Venture Fund IST Cube. Das junge Startup hinter dem Founder-Duo Tamara Gerbert und Florian Lerchbammer-Kreith möchte damit seine KI getriebene Arbeit der nicht-invasiven Gehirnstimulierung (NIBS) fortführen und neurologische Probleme, wie Migräne oder Demenz, bekämpfen.

Zusätzlich zum Investment von IST Cube kommt für Brightmind.AI ein aws-Investment in Höhe von 800.000 Euro hinzu. Das Unternehmen möchte mit seinen personalisierten NeuroTech-Lösungen verschiedene gesundheitliche Probleme angehen. Im ersten Schritt soll sich dabei auf Migräne-Patient:innen konzentriert werden. Das Ziel: Migräneanfälle sollen um 50 Prozent reduziert werden.

Alternative zu Arzneimitteln

„Ein Viertel der mehr als 80 Millionen Migränepatient:innen in den USA und in Europa benötigen aufgrund von Unwirksamkeit oder Unverträglichkeit dringend eine Alternative zu Arzneimitteln – und wir werden diese Lösung anbieten können. Da jedes Gehirn individuell ist, freuen wir uns besonders über den ‚closed-loop‘-Ansatz um die Wirksamkeit durch Personalisierung kontinuierlich zu verbessern“, erklärt CTO und Neurowissenschaftlerin Tamara Gerbert. Die Stimulation der Gehirnwellenschwingungen werden also individuell gemessen um ebendiese Wirksamkeit zu erhöhen.

NIBS-Protokolle bisher schwer zugänglich und teuer

Ebenso begeistert äußert sich Ingrid Kelly, Partner bei IST Cube, die die bisher schwierige Zugänglichkeit von NIBS-Protokollen betont. Obwohl diese als hochwirksame Behandlungen für neurologische und psychische Erkrankungen gelten, würden sie derzeit nur einer geringen Zahl an wohlhabenden Patient:innen in ausgewählten Krankenhäusern zur Verfügung stehen. „Wir unterstützen die Vision von Brightmind.AI, diese Therapien erschwinglich und für all jene Menschen zugänglich zu machen, die davon profitieren könnten“, erklärt Kelly. Das Wiener Startup sei daher eine wichtige Ergänzung ihres wachsenden Portfolios an auf Neurowissenschaften bzw. Neurotechnologie fokussierten Startups.

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Wendelin Stark und Robert Grass sind für ein Speicherverfahren auf Basis von DNA für den Europäischen Erfinderpreis nominiert. © Europäisches Patentamt
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