Wetenschappers maken synthetisch chromosoom en maken weg vrij voor kunstmatig gistgenoom

By Laio

Een internationale groep wetenschappers heeft een baanbrekende prestatie geleverd. Ze zijn erin geslaagd om een synthetisch chromosoom te construeren, een belangrijke stap in het creëren van ‘s werelds eerste synthetische gistgenoom.

Het chromosoom, ‘XI’ genaamd, bestaat uit 660.000 basenparen en vervangt een natuurlijk chromosoom van een gistcel. Dit synthetische genoom zal meer inzicht geven in hoe genomen functioneren en cellen voorzien van ongekende mogelijkheden. Naar verwachting wordt het grootste synthetische genoom ooit volgend jaar voltooid.

De kern van deze wetenschappelijke vooruitgang is een samenwerking die vijftien jaar heeft geduurd. Het project, dat de naam ‘Sc2.0’ heeft gekregen, heeft gebruik gemaakt van de expertise van teams van over de hele wereld.

Meer dan alleen vervanging

De wetenschappers hebben niet alleen het natuurlijke genoom van gist nagemaakt, maar het ook verbeterd. Door nieuwe eigenschappen in het synthetische genoom op te nemen, krijgen de gistcellen nieuwe vaardigheden die ze in hun natuurlijke tegenhangers niet hebben. De potentiële toepassingen zijn even divers als impactvol: van het produceren van vaccins tot biobrandstoffen, de synthetische gist belooft nieuwe wegen te openen in de biotechnologie.

Europa stap dichterbij genetisch gemodificeerd voedsel

Als onderdeel van het Europese Green Deal-pakket, streeft de Europese Commissie naar soepelere regels voor genetisch gemodificeerd voedsel. De Commissie hoopt dat de versoepeling van de regels zal leiden tot minder gebruik van pesticiden en een sterkere concurrentiepositie voor de EU op de wereldmarkt.

Van concept tot realiteit

Door dieper in te gaan op het proces hebben onderzoekers nauwgezet synthetische chromosomen samengevoegd in één gistcel. Dit samenvoegen van zeven synthetische chromosomen heeft ertoe geleid dat meer dan vijftig procent van het DNA van de gistcel synthetisch is. De onderneming bestond uit het creëren van meerdere giststammen, elk begiftigd met één synthetisch chromosoom, en deze vervolgens samen te voegen tot één enkele cel.

De wetenschap achter de synthese

Biologen hebben nauwgezet 6,5 chromosomen bewerkt en gesynthetiseerd, met een extra chromosoom dat is samengesteld uit de genetische code van de gist. Naast de verbeteringen in stabiliteit en functie, heeft deze revisie van het gistgenoom wetenschappers in staat gesteld om vragen te stellen en te beantwoorden die voorheen onbereikbaar waren. De re-engineering van hele chromosomen heeft deuren geopend naar ongekende niveaus van biologische controle en manipulatie.

Een van de doelen van het project is het elimineren van instabiliteit binnen het gistgenoom. Om dit te bereiken heeft het consortium het genoom van S. cerevisiae uitgekamd en zich gericht op het verwijderen van sterk repetitieve gebieden. De verplaatsing van DNA-segmenten die coderen voor transfer-RNA naar een synthetisch ‘neochromosoom’ is een strategische zet om de genomische stabiliteit van de gist te versterken.

Is precisiefermentatie de toekomst van ons voedselsysteem?

De klimaatverandering tast de stabiliteit van ons voedselsysteem aan. Tegelijkertijd blijft de wereldbevolking groeien en hebben de armste gebieden in de wereld geen toegang tot voldoende voedsel.

De reis gaat verder

Het proces is weliswaar repetitief, maar van het grootste belang. Het creëren van giststammen met een enkel bewerkt chromosoom, deze kweken om er een ander chromosoom in op te nemen en dit proces voortzetten tot 7,5 synthetische chromosomen zijn bereikt, is een nauwgezette reis geweest. Volgens Jef Boeke is dit slechts de voorloper van de uitdaging om de resterende natuurlijke chromosomen te vervangen door volledig synthetische.