Heidelberger Studierende gewinnen bei iGEM Wettbewerb 2025
PHOENICS: Smart Synthetic Immune Cells for Precision Oncology
Mit ihrem Projekt PHOENICS (Phosphorylation Engineered Network for Inducible Controlled Secretion) konnten die Studierenden der Universität Heidelberg beim internationalen iGEM-Wettbewerb 2025 für Synthetische Biologie als eines von über 400 Teams die Jurorinnen und Juroren überzeugen und den 2. Platz in der Kategorie „Overgraduate“ erringen. Die 22 Studierenden entwickelten ein modular aufgebautes, synthetisches zelluläres Regulationsnetzwerk, das zur Herstellung „intelligenter synthetischer Immunzellen“ genutzt werden kann und eine gezielte Tumortherapie ermöglicht. Für die herausragende Umsetzung ihres Projekts wurde das Team mit einer Goldmedaille sowie mehreren Sonderpreisen und dem „Best Oncology Award“ ausgezeichnet.
Trotz bedeutender Fortschritte in der Tumortherapie, etwa durch Immunzelltherapien auf Basis von T-Zellen, bestehen weiterhin große Herausforderungen: Die meisten Krebsarten, insbesondere solide Tumoren, sind bislang nicht mit Zelltherapien behandelbar. Ziel der Heidelberger Studierenden war es daher, einen neuen Ansatz für Zelltherapien zu entwickeln, der sich schnell und kostengünstig auf verschiedene Tumorarten übertragen lässt.
Dazu konstruierten sie synthetische Rezeptoren, die gezielt tumorspezifische Signale erkennen und so eine präzise Steuerung der Zellantwort ermöglichen. Eine eigens entwickelte bioinformatische Plattform unterstützt die de novo-Generierung und Validierung von Protein-Bindedomänen, sodass die Rezeptoren schnell und gezielt auf unterschiedliche Tumormarker ausgerichtet werden können. So kann tumorspezifische Proteinexpression detektiert werden und bewirkt über ein Regulationsnetzwerk zur Integration von zellulären Signalen die gezielte Freisetzung anti-tumoraler Effektormoleküle. Um unspezifische Aktivierungen zu verhindern, wurden zusätzlich inhibitorische Signalwege integriert. Ein Sicherheitsmechanismus ermöglicht darüber hinaus die kontrollierte Inaktivierung oder Eliminierung der Zellen bei unerwünschten Effekten.
Der Name PHOENICS steht für den zentralen Regulationsmechanismus des Projekts: ein phosphorylierungsbasiertes Netzwerk, das die signalabhängige Aktivierung und Deaktivierung eines synthetischen Regulatormoleküls steuert und so eine kontrollierte therapeutische Wirkung ermöglicht.
Ein zentraler Bestandteil des Projekts war die in silico-Modellierung der synthetischen Zellen, mit der die komplexen Signalnetzwerke simuliert und optimiert werden konnten. Darüber hinaus engagierte sich das Team in mehreren Bildungs- und Outreach-Initiativen, um junge Menschen für die Synthetische Biologie zu begeistern und die Übertragung wissenschaftlicher Erkenntnisse in konkrete Anwendungen zu fördern. Für die intensive Vernetzung mit Partnern aus der regionalen Innovationslandschaft wurde das Team unter anderem mit dem Sonderpreis „Best Education“ ausgezeichnet.
Die Arbeiten wurden am Institut für Pharmazie und Molekulare Biotechnologie (IPMB) und am BioQuant-Zentrum der Universität Heidelberg durchgeführt. Das Team erhielt zudem wertvolle Unterstützung durch Forschungseinrichtungen wie das DKFZ, das NCT und das EMBL, sowie durch den BW-Cluster Helix, und die Carl-Zeiss-Stiftung und das Center SynGen.
Besonderer Dank gilt der Hans und Ria Messer Stiftung, die mit ihrer finanziellen Unterstützung die Durchführung des Projekts sowie die Teilnahme am Grand Jamboree vom 27. bis 31. Oktober 2025 in Paris ermöglicht hat.