iGEM Vienna ＠ BOKU

Ziele/Motive/Ausgangslage/Problemstellung

Ziel der Lehrveranstaltung ist es, ein interdisziplinäres Team von Studierenden aller Wiener Universitäten ein wissenschaftliches Projekt von “A bis Z” selbstständig durchführen zu lassen, um ihnen so detaillierte Einblicke in die umfassenden Arbeitsabläufe zu ermöglichen und sie so zu besseren Wissenschaftler*Innen auszubilden.

Dieses Projekt wird beim international Genetically Engineered Machine (iGEM)-Wettbewerb, bei dem hunderte Studierenden-Teams aus aller Welt um Auszeichnungen konkurrieren, eingereicht und durch eine internationale Fachjury bewertet. Voraussetzung für eine erfolgreiche Wettbewerbsteilnahme ist zum einen die Eigenmotivation der teilnehmenden Studierenden, und zum anderen die bestmögliche Vorbereitung und Betreuung der Studierenden durch ein interuniversitäres Team von Expert*innen unterschiedlicher Disziplinen, eine Kooperation bestehend aus der Universität für Bodenkultur Wien (BOKU), der Universität Wien und der FH Campus Wien.

iGEM (International Genetically Engineered Machine) ist ein jährlich stattfindender internationaler Wettbewerb im Bereich der synthetischen Biologie, an dem Studierenden Teams aus der ganzen Welt teilnehmen. Die Teilnehmer*innen entwerfen und generieren innovative biologische Systeme mit Hilfe von molekularbiologischen und biotechnologischen Techniken und präsentieren ihre Ergebnisse am Ende des Projekts auf dem großen iGEM-Meeting (Giant Jamboree) in Paris. Allgemeines Ziel des Wettbewerbs ist die Förderung von Bildung und Forschung auf dem Gebiet der synthetischen Biologie und die Unterstützung der internationalen Zusammenarbeit und Kommunikation zwischen Studierenden und Forschenden. Nebenbei erhalten die Studierenden einen detaillierten und umfassenden Einblick in die wissenschaftliche Praxis.

Neben dem generellen Beitrag dieser Lehrveranstaltung zur Weiterentwicklung der wissenschaftlichen Forschung im Bereich der Synthetischen Biologie belohnt eine erfolgreiche Teilnahme des iGEM-Team-Vienna am Wettbewerb die Bemühungen der Lehrenden und vor allem der Studierenden und führt generell zu einer erhöhten internationalen Sichtbarkeit der des Forschungsstandortes Wien in diesem Wissenschaftsbereich.

Kurzzusammenfassung des Projekts

iGEM steht für international Genetically Engineered Machines und ist ein renommierter jährlicher Wettbewerb, bei dem Teams von Studierenden aus über 40 Ländern eine synthetische biologische Lösung für ein aktuelles Problem in Bereichen wie Nachhaltigkeit, Gesundheitswesen, Umwelt, Energie, Ernährungssicherheit etc. entwickeln und umsetzen. Ziel der Lehrveranstaltung ist es, das iGEM-Team-Vienna bei der Projektfindung und -umsetzung didaktisch und wissenschaftlich anzuleiten und zu begleiten. Die Lehrveranstaltung steht allen Studierenden aller Wiener Universitäten offen und bietet den Studierenden die Möglichkeit, praktische Erfahrungen in interdisziplinärer wissenschaftlicher Forschung, Projektmanagement, Fundraising, Wissenschaftskommunikation, Teamwork etc. zu sammeln. Am Ende des Projektes präsentiert das Team die Ergebnisse beim großen Meeting in Paris, wo über 400 Teams um Auszeichnungen in unterschiedlichen Kategorien konkurrieren. Nicht weniger wichtig ist die Vernetzung innerhalb der internationalen Gemeinschaft aus Studierenden, Wissenschaftler*innen und Unternehmen, um das Gebiet der Synthetischen Biologie im Allgemeinen voranzubringen und einen positiven Einfluss auf unsere Gesellschaft und die Herausforderungen des 21. Jahrhunderts voranzutreiben. Die BOKU leistet mit dem Mentoring junger motivierter zukünftige Wissenschaftler*innen durch diese Lehrveranstaltung einen wesentlichen Beitrag dazu.

Kurzzusammenfassung des Projekts in englischer Sprache

iGEM stands for international Genetically Engineered Machines and is a renowned annual competition in which student teams from over 40 countries develop and implement a synthetic biological solution to a current problem in areas such as sustainability, health care, environment, energy, food security, etc. The aim of the course is to provide didactic and scientific guidance and support to the iGEM-Team-Vienna in project identification and implementation. It is open to all students from all Viennese universities and offers them the opportunity to gain practical experience in interdisciplinary areas such as scientific research, project management, fundraising, science communication, teamwork, etc. At the end of the project, the team presents the results at the large conference in Paris, where more than 400 teams compete for awards in different categories. No less important is the networking within the international community of students, scientists and companies to advance the field of synthetic biology in general and to drive a positive impact on our society and the challenges of the 21st century. Through this course, BOKU is making a significant contribution to this by mentoring young motivated future scientists.

Nähere Beschreibung des Projekts

iGEM steht für international Genetically Engineered Machines. Es ist ein Wettbewerb auf dem Gebiet der Synthetischen Biologie, an dem Teams von Studierenden aus der ganzen Welt teilnehmen. Jedes Team entwickelt eine Projektidee und setzt diese Idee im Laufe eines Jahres in ein Forschungsprojekt um. Das Ziel jeder Idee ist es, aktuelle, lokale oder globale Probleme mit Hilfe der synthetischen Biologie zu lösen. Die Synthetische Biologie hat sich im 21. Jahrhundert rasant entwickelt. Sie umfasst eine Reihe von wissenschaftlichen Disziplinen, die Prinzipien aus dem Ingenieurwesen einbeziehen, um biologische Systeme und Prinzipien nutzbringend einzusetzen. Genau diese Interdisziplinarität ist das Besondere an dieser Lehrveranstaltung. Jedes Jahr wird eine von den Studierenden ausgewählte Projektidee entwickelt und umgesetzt. Das heißt, dass auch die Anforderungen jedes Jahr unterschiedlich sind. Dadurch ist diese Lehrveranstaltung sehr Studierenden-orientiert, d.h. die Lehr- und Lernmethoden sind sehr interaktiv, die Studierenden bringen ihr jeweiliges Fachwissen in die Gruppe ein bzw. lernen von den anderen (Peer Learning). Dies erfordert ein hohes Maß an Eigenmotivation und Bereitschaft, sich in die Teamarbeit einzubringen (soziale Kompetenz). Der Wettbewerbscharakter motiviert die Studierenden, ihr Wissen und ihre Fähigkeiten in realen Situationen anzuwenden. Bei solchen Wettbewerben müssen die Studierenden in Teams und nicht einzeln arbeiten, was die Entwicklung von zwischenmenschlichen Fähigkeiten und Teamarbeit fördert (interpersonelle Kompetenzen).

In der ersten Phase der Lehrveranstaltung zu Beginn des jeweiligen Sommersemesters werden die Studierenden in wöchentlichen Seminaren mit den Grundlagen der Synthetischen Biologie und dem Stand der Technik in den angrenzenden Fachbereichen vertraut gemacht. Diese Einheiten werden von Expert*innen Wiener Universitäten (BOKU, Universität Wien, FH Campus Wien) in den jeweiligen Fachbereichen gehalten: Molekularbiologie, Synthetische Biologie, Projektmanagement, Ethik und gesellschaftliche Auswirkung, Bioinformatik, Computergestützte Modellierung.

Bereits in der ersten Phase (neben den Seminaren) der Lehrveranstaltung trifft sich das neue iGEM-Team-Vienna als Ganzes oder in Untergruppen (ohne Lehrende), um potentielle Themen des Projekts zu diskutieren und zu skizzieren. Diese Ideen werden dann den anderen Teammitgliedern und Lehrpersonen präsentiert, die Feedback geben. Über das endgültige Projektthema, an dem dann bis November desselben Jahres gearbeitet wird, stimmen die Studierenden ab.

Sobald das grundsätzliche Thema des Projekts festgelegt ist, teilt sich die Gruppe in Unterteams auf, die für unterschiedliche Aufgaben verantwortlich sind, wie z.B.: Laborarbeit/Forschung, Projektmanagement, Sponsoring, Kollaborationen, Social Media, Grafik etc. Die meisten dieser Aufgaben werden von den Studierenden aufgeteilt und eigenständig als auch zeitlich unabhängig bearbeitet. Die Lehrenden stehen je nach Expertise als Ansprechpartner*in für die Teammitglieder. Vor allem die Planung und Durchführung der praktischen Laborarbeiten sind sehr arbeitsintensiv. Daher sind zwei Lehrende als Hauptbetreuer*in und - Ansprechpartner*in täglich vor Ort, die für die Bereitstellung der Infrastruktur und die Betreuung der praktischen Durchführung der Arbeit in einem BOKU-Labor verantwortlich sind.

Diese Laborphase findet hauptsächlich über die Sommermonate Juni bis September statt. Während dieser Zeit arbeitet das Laborteam täglich an wissenschaftlichen Experimenten. Die ganze Gruppe trifft sich mindestens einmal pro Woche mit beiden Hauptbetreuer*innen um die Fortschritte in den einzelnen Untergruppen zu besprechen und die nächsten Schritte einzuleiten.

Diese multidsiziplinären Untergruppen bearbeiten unter anderem folgende Themen:

Die Entwicklung neuer biologischer Systeme und Organismen: Der iGEM-Wettbewerb ermutigt die Teams, neue biologische Systeme mit Techniken der synthetischen Biologie zu entwerfen und zu bauen. Diese Systeme können für eine Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden, z. B. für Biosensoren, neue Medikamente, Entgiftung von Ökosystemen, Alternative für Tierversuche, schnellere COVID-Tests etc. Gemeinsam mit den Lehrenden wird die Laborarbeit geplant und durchgeführt, die Ergebnisse werden laufend analysiert und diskutiert.

Zusammenarbeit mit anderen Teams und Firmenpartner*innen: Die Gruppe wird ermutigt, mit anderen internationalen iGEM-Teams zusammenzuarbeiten, um Ideen, Ressourcen und Fachwissen auszutauschen oder gemeinsame Aktivitäten, wie wissenschaftliche online Quizzes für die Öffentlichkeit (Third mission), durchzuführen. Dies fördert stark die grenzüberschreitende Zusammenarbeit, was im Endeffekt zu besserer Wissenschaft führt, und stärkt das Gemeinschaftsgefühl im Bereich der biologischen Forschung, sowie die Vorfreude auf das große Meeting, wo man die anderen Teams trifft. Darüber hinaus kooperieren die Teams mit Firmen, die in dem entsprechenden Themenbereich tätig sind. Dies gewährleistet den Austausch von Fachwissen und die Anwendbarkeit des Projekts und daher den potentiellen direkten Nutzen für die Gesellschaft.

Sponsoring/Finanzierung des Projekts: Da Wissenschaft und die Reise nach Paris Geld kosten, kümmern sich die Studierenden um Sponsor*innen. Diese beinhalten unter anderem Firmen, die mit den Lehrenden gemeinsame Projekte hatten oder haben und die das Engagement junger Wissenschaftler*innen fördern möchten.

Öffentlichkeitsarbeit/human practices: Ein wichtiger Punkt der Lehrveranstaltung ist die Wissenschaftskommunikation und -vermittlung an die breite öffentliche Gesellschaft um über Synthetische Biologie aufzuklären und Ängste, Sorgen, Unsicherheiten und Vorurteile abzubauen. Dies wurde in der Vergangenheit unter anderem durch die Teilnahme an der Kinderuni, Lange Nacht der Forschung, Wissenschafts-Pub-Quiz in Wiener Bars, Besuchen in Klassenräumen, Online Umfragen und Aufklärung etc. erreicht. Durch diese direkte Interaktion mit der breiten Öffentlichkeit lernen die Studierenden so die Sorgen und Vorbehalte der Menschen kennen, reflektieren das Projekt und die Risiken und lernen, Wissenschaft in einfacher Sprache zu vermitteln. Ein wichtiger Punkt der Projektpräsentation ist die Erstellung einer öffentlich zugänglichen Wiki Page - eine der wesentlichen Anforderungen des Wettbewerbs -, diese Page informiert die breite Öffentlichkeit über das Projekt und die Ergebnisse. Die Studierenden beschreiben hier die Projektidee, deren Umsetzung und lernen die detaillierte Dokumentation der Experimente.

Am Ende des Projekts im November präsentiert das Team seine Arbeit auf dem iGEM Giant Jamboree, einer großen Konferenz, auf der die Teams ihre Projekte vorstellen und um Preise konkurrieren. Dies bietet den Studierenden die Möglichkeit, ihre Forschungsarbeit einem breiteren Publikum vorzustellen und Feedback von Expert*innen auf diesem Gebiet zu erhalten. Die Aufgaben beinhalten hier die öffentliche Präsentation vor anderen Konferenzteilnehmer*innen im Allgemeinen und im Kleinen bei einer Poster-Session, wo persönlicher diskutiert werden kann. iGEM-Juroren beurteilen letztendlich das Projekt auf unterschiedliche Kriterien hin, wie Projektdesign, Projektmachbarkeit und - durchführung, Sicherheitsaspekte, Kollaborationen, Berücksichtigung breiterer gesellschaftlicher und ethischer Auswirkungen des Projekts. Durch diese professionellen Feedbacks und Diskussionen erhalten die Studierenden nochmals andere Sichtweisen auf das Projekt und lernen, dieses und die Arbeitsschritte der letzten Monate nochmals zu reflektieren.

Zu erwartende und erworbene Kompetenzen:

Fachkompetenz: Experimente entwerfen und planen, Kenntnisse im Forschungsgebiet entwickeln, Erfahrung mit Techniken der synthetischen Biologie, Analyse und kritische Betrachtung wissenschaftlicher Literatur, sorgfältiges und klares dokumentieren von Experimenten, mathematisches Modellieren, Fehlerbehebung

Soziale/ Kommunikative Kompetenz: effektive Zusammenarbeit mit einem Forschungsteam, Präsentationen halten, Verständnis für Arbeitsplatz Dynamik, effektive Vernetzungsarbeit, Zusammenarbeit mit Nichtwissenschaftler*innen (z.B.: Pädagog*innen der mittleren Schulstufe und Schülern), Wissenschaftskommunikation, Erfahrung in der Medienkommunikation

Methodische Kompetenz: Einhaltung knapper Projekt Fristen, zeitgerechte Bestellung von Geräten und Reagenzien, Beantragung von Fördermitteln, Erstellen und Einhalten eines Budgets, Konferenz- und Veranstaltungsplanung, Koordination von Aktivitäten, Notfallplanung, selbständiges Arbeiten

Persönliche Kompetenz: Im Laufe der Projektzeit entwickeln die Studierenden ein Gefühl für Projektverantwortung und die Beherrschung einer überschaubaren Anzahl von Techniken. Die Erfahrung, dass ein eigenständiges Projekt auch unerwünschte Ergebnisse liefert, erhöht die Toleranz gegenüber Hindernissen durch anspruchsvolle Forschung. Letztlich verbessert die Mitarbeit im Projekt die Kommunikationsfähigkeiten der Studierenden und sie erhalten ein Gefühl der Zugehörigkeit zu einer größeren wissenschaftlichen Gemeinschaft.

Nutzen und Mehrwert

Mehrwert für Studierende/Lehrende: Vernetzung mit internationalen Wissenschaftler*innen; Kennenlernen von anderen Projekten, Herangehensweisen, Lösungsansätzen im internationalen Kontext; Kennenlernen von anderen Lehr- und Lernmethoden, Austausch von Erfahrungen mit anderen Lehrenden, Nachhaltiges Lernen durch aktives Mitdenken, Planen, Umsetzen; Erfolg hängt von Motivation und Engagement der Studierenden ab, daher auch hoher Spaß- und Belohnungsfaktor; Mehrwert für die BOKU/Wiener Hochschulen/Wiener Forschungsstandortes bei erfolgreicher internationaler Präsentation beim großen Meeting; Lehre wird sichtbar gemacht. Third mission/Mehrwert für die Gesellschaft und Wirtschaft: Öffentlichkeitsarbeit der iGEM-Teams zur Vermittlung von Synthetischer Biologie/Wissenschaft in der Gesellschaft (Vorträge, Interviews, Umfragen, Tag der Forschung, Kinderuni); Kooperationen der iGEM-Teams mit Firmen durch Austausch von Fachwissen; Potentielle Gründung von erfolgreichen Startups auf Grundlage der Projekte; Studierende entwickeln unternehmerische Fähigkeiten. Open science/open educational resources: Die iGEM-Organisation stellt wissenschaftliche Tools, Daten, Softwares und frei zugängliche genetische Elemente auf einer öffentlichen Plattform (iGEM Registry) zur Verfügung, die von den internationalen Teams und Wissenschaftler*innen im Allgemeinen kontinuierlich genutzt und erweitert wird.

Nachhaltigkeit

Die Lehrveranstaltung wird seit 2017 mit großem Erfolg angeboten und soll auch in Zukunft fortgesetzt werden. Die Forschungsgemeinschaft der Synthetischen Biologie wächst stetig, auch durch Organisationen wie iGEM, wird bei der Identifizierung und Entwicklung von Lösungen für die Probleme unserer Zeit (Pandemie, Klimakrise, Mikroplastik, Nachhaltigkeit etc.) immer wichtiger werden. Die Themen, sowie die Lern- und Lehrmethoden werden jedes Jahr reflektiert und entsprechend den gesellschaftlichen Herausforderungen und Entwicklungen angepasst.

Dissemination/Transfer

Das didaktische Konzept ist einer interdisziplinären wissenschaftlichen Arbeit mit begleitenden Seminaren ausgerichtet; die Lehrveranstaltungskonzepte werden beim großen Meeting in Paris, dem Jamboree, mit anderen internationalen Lehrenden/Studierenden ausgetauscht und diskutiert. Gelebtes forschendes Lernen ist ein Hauptmerkmal der Humboldtschen Universitätslehre, als ein maßgebliches Prinzip einer modernen Hochschule. Dieses Prinzip ist auf viele Lehrveranstaltungen der Wiener Hochschulen sehr einfach übertragbar.

Institutionelle Unterstützung

Finanzielle Unterstützung der BOKU; Bereitstellen von Räumlichkeiten/Equipment/Laborausstattung; Unterstützung bei Dokumentation der Finanzen (Sponsorengelder, Bestellungen etc.)