Biotechnologen van de TU Delft hebben gistcellen van een kunstmatig chromosoom voorzien. Dit kunstchromosoom zorgt ervoor dat gistcellen veranderen in levende fabriekjes die straks op een duurzame manier nuttige chemicaliën en zelfs medicijnen kunnen produceren.
Over de hele wereld zijn biotechnologen bezig om gistcellen en andere micro-organismen zo om te bouwen, dat ze nuttige stoffen produceren. Daarbij moeten ze aanpassingen doen in het bestaande erfelijke materiaal van de cel. Ze plakken bijvoorbeeld een aantal genen in het gistgenoom. Zo kan gist nuttige stoffen gaan produceren.
Er kleeft wel een deel aan deze aanpak, aldus de TU Delft in een persbericht over de gistfabriekjes. Biochemici moeten alle wijzigingen stapje voor stapje aanbrengen. Door die vele stappen ontstaat het gevaar dat er mutaties optreden. Die kunnen de werking van de gist verstoren. Zo kan de groeisnelheid bijvoorbeeld afnemen.
Legostenen
Dat probleem doet zich niet voor met een kunstmatig chromosoom. Met deze techniek worden wel genen toegevoegd. Maar de wetenschappers sleutelen daarbij niet aan de bestaande functies van de cel. “Wij zien ons synthetische chromosoom als een platform”, zegt PhD-onderzoeker Eline Postma. “Het is een nieuwe manier om veilig en op een modulaire manier functies aan bakkersgist toe te voegen. Een beetje alsof je Legostenen aan elkaar klikt.”
De wetenschappers brachten diverse kleine stukjes erfelijk materiaal in de cel in. Daarbij was het uiteinde van de ene streng precies gelijk aan die van de volgende streng. Gistcellen herkennen die identieke uiteinden en knoopten ze vervolgens aan elkaar om ze te ‘repareren’. Zo bouwt de cel zelf dus van tientallen losse stukjes één groot chromosoom.
Kopiëren
De uitdaging voor de wetenschappers was dat de cel het nieuwe chromosoom zou accepteren als was het natuurlijk. Daarvoor voegden zij extra DNA toe. Daardoor kwam net als bij een natuurlijk chromosoom bij een celdeling één kopie in de moedercel en één in de dochtercel terecht. Groepsleider Pascale Daran-Lapujade:. “Gelukkig weten we welke elementen de cel daarvoor nodig heeft.”
De onderzoekers testten de werking van het synthetische chromosoom door de bewerkte gistcel suiker in alcohol en koolzuurgas te laten omzetten. Dat is de basis-taak van gist. Daarbij waren de natuurlijke chromosomen uitgeschakeld. Dat proces lukte. Alleen de snelheid waarmee de gistcellen zich deelden, was lager dan normaal. Waarom dat is, willen de wetenschappers nog uitzoeken.
Eigenschappen toevoegen
Door aan die kunstmatige chromosoom allerlei eigenschappen mee te geven, kan simpel bakkersgist worden omgebouwd tot een soort mini-fabriekje die allerlei stoffen produceert. Zo voegden de onderzoekers aan gistcellen eigenschappen toe van een medicinale plant. De aangepaste gistcel produceerde daarop daadwerkelijk de werkzame stof. Alleen de hoeveelheid daarvan was nog erg weinig.
Toch menen de Delftse onderzoekers dat hiermee de weg is geopend naar een duurzame manier van medicijnproductie. “In theorie kunnen we veel van de stoffen die we nu nog chemisch maken, straks op een duurzame manier produceren met behulp van gist”, aldus onderzoeker Daran-Lapujade.
