ENGINEERINGNET – De synthetische biologie herontwerpt cellen of delen daarvan, gebruik makend van genetische modificatie. Deze opkomende tak van de wetenschap kan ook al zelf DNA ontwerpen en bouwen, voor simpele organismen zoals bacteriën.
Een internationaal team onder leiding van Dr. Boeke van het Langone Medical Center Institute for Systems Genetics van de Universiteit van New York is er nu in geslaagd om een volledig chromosoom te bouwen van gist, de drager van een deel van het erfelijk materiaal (DNA) van een organisme, een eiwitstructuur die zich bevindt in de celkern. Gist is een organisme dat een celkern heeft en verwant is aan allerlei planten en dieren en maar liefst een derde van zijn 6000 genen deelt met de mens.
Genen in het origineel chromosoom werden vervangen door synthetische varianten en het ‘verbouwde’ synthetische chromosoom werd vervolgens opnieuw ingebracht in de levende gist cel. De vraag was dan of de gist cel dit zou overleven en hoe de cel zich zou gedragen.
Dr. Boeke: “Ons onderzoek maakt van theorie realiteit. Het is een enorme stap voorwaarts om een volledig genoom van synthetische gist te bouwen. Dit is het meest gewijzigde chromosoom (50.000 wijzigingen) ooit door de mens gecreëerd. Baanbrekend omdat we er in geslaagd zijn dit in te brengen in een levende biergist cel. Deze levende cel gedraagt zich nagenoeg identiek aan een wilde gist cel maar heeft een aantal eigenschappen die wilde gist cel niet heeft.”
Nu dit experiment bewezen heeft dat je met DNA kan schuiven, is de volgende stap uit te maken welke elementen van het DNA nuttig zijn en welke niet, welke nuttig zouden kunnen zijn enz. Zo kan je uiteindelijk een ‘designer gist cel' creëren die bijvoorbeeld beter bestand is tegen een hogere concentratie alcohol.
Eén van de nieuwe functies die werden ingebracht in het chromosoom is een chemische schakelaar die het mogelijk maakt zeer snel duizenden variaties door te voeren in een chromosoom. Met deze ‘scrambling’ techniek (namelijk het zeer snel herordenen van DNA), kunnen ze snel nieuwe vormen van synthetische gist bouwen.
Gist is een populair organisme voor dit soort studies omdat het vele industriële toepassingen kent, van voeding tot medicijnen tot biobrandstoffen. Met dit onderzoek kan er al concreet gedacht worden aan de snelle productie van bepaalde medicijnen waaronder artisemine (voor de behandeling van malaria) of vaccins (voor Hepatitis B bijvoorbeeld). Daarnaast wordt er ook al gedacht aan biobrandstoffen.
Het succes van dit onderzoek dat 7 jaar heeft geduurd opent de deur naar allerlei andere mogelijkheden. Met het ‘verbouwen’ van één chromosoom van gist (het heeft er 16) is de vraag hoe ver we verwijderd zijn van het herbouwen van menselijke chromosomen (we hebben er 23)?
