Viele biologische Vorgänge werden durch stochastische Prozesse beeinflusst, die beispielsweise durch kleine Kopienzahlen oder lokale Konzentrationsunterschiede von Biomolekülen bedingt sind. Diese Prozesse verursachen wahrscheinlich mehr Variabilität zwischen einzelnen Zellen im Gewebeverband (z.B. Krebsgewebe) oder innerhalb der Bakterienpopulation als bisher angenommen.
Dieser Hypothese folgend konzentriert sich weltweit das Interesse zunehmend auf die Erforschung der Einzelzelle, um biologische Vorgänge noch besser zu verstehen und Ursachen der Krankheitsentstehung zu entschlüsseln. Dabei interessiert vor allem die Dynamik der Genexpression sowie die Proteinzusammensetzung und -komplexbildung in Einzelzellen. Die Einzelzellanalyse ist experimentell äußerst schwierig und verlangt neue quantitative Methoden sowie Analysentechniken in Kombination mit Simulationen. Die Synthetische Biologie, die auf das Design oder Re-Design von Funktionseinheiten in biologischen und biochemischen Makro- und Mikrosystemen fokussiert ist, kann Methoden und Ansätze zur Lösung dieser neuen Fragestellungen liefern.
Im Rahmen des CAS-Schwerpunktes "Die Einzelzelle im Fokus der Synthetischen Biologie" werden neue Designprinzipien und Werkzeuge der Synthetischen Biologie erörtert, wie zum Beispiel neuartige Bauteile (Designerproteine, XDNA) und Biosensoren sowie modifizierte Stoffwechselwege. Schließlich soll die Anwendung der Synthetischen Biologie in der Medizin diskutiert werden. Denkbar wäre beispielsweise der Einsatz neuer Sensoren, um gesunde und entartete Zellen zu unterscheiden. Erklärtes Ziel des CAS-Schwerpunktes ist, die erforderliche interdisziplinäre Zusammenarbeit von Biologen, Molekulargenetikern, Physikern, Chemikern und Medizinern zu initiieren und zu verstärken. Der CAS-Schwerpunkt will darüber hinaus im Dialog mit Philosophen die Balance zwischen Risiken und Chancen der Synthetischen Biologie bei der Einzelzellerforschung adressieren.
iGEM-Wettbewerb (International Competition of Genetically Engineered Machines)