Een internationaal team van genetici is erin geslaagd vijf van de zestien chromosomen van een gistcel volledig kunstmatig in het lab te fabriceren.
Om kunstmatig leven te bouwen in het lab, heb je natuurlijk bouwstenen nodig: celmembranen, enzymen, eiwitten, DNA, noem maar op. Opdat een artificiële cel die bouwstenen zelfstandig zou kunnen repliceren, moet het de karakteristieke eigenschappen van elke steen kennen. Die zijn neergeschreven in aparte stukjes DNA die genen bevatten die – idealiter – volledig voor de bouwsteen in kwestie coderen.
Net zoals de industrie niet zonder internationale standaarden kan voor bijvoorbeeld schroeven en moeren, zo kan de synthetische biologie niet zonder een aantal ‘vaste afspraken’ rond de DNA-codes voor de verschillende benodigde celonderdelen. Het Massachusetts Institute of Technology – een grote speler in de synthetische biologie – beheert daarom sinds 2003 een openlijk toegankelijke database met zogenoemde BioBricks.
De BioBricks-database omvat al meer dan vijfduizend onderdelen – genetische functies, zeg maar. Die functies zijn zeer uiteenlopend: ze kunnen bestaande cellen (de E. coli-bacterie bijvoorbeeld) omvormen tot echte killercellen, of ze kunnen cellen stoffen laten uitscheiden waardoor ze plots naar pakweg banaan ruiken.
Elk jaar gaan tientallen studententeams van over de hele wereld aan de slag met de BioBricks om ‘nieuw leven te maken’ – lees: aan bestaand leven, zoals bacteriën, een of meerdere extra functies toevoegen. In se komt het er in deze iGEM-competitie, georganiseerd door het MIT, op aan om de slimste combinatie van BioBricks te maken en in te bouwen in een bestaande levensvorm. Het is zoals spelen met lego: net zoals je de plastic samenstelling van legoblokjes niet hoeft te kennen om een kasteel te bouwen, hoef je geen expert te zijn in genetica om met de BioBricks aan de slag te gaan. Niet toevallig krijgt de winnaar van de jaarlijkse iGEM-competitie een trofee in de vorm van een legobouwsteen mee naar huis.
Van de zestien chromosomen van de bakkersgist of biergist kunnen er nu al vijf volledig synthetisch worden gebouwd
Wetenschappers hebben al eens een synthetische bacterie gebouwd – lees: ze hebben het natuurlijke DNA gekopieerd in hun lab en de kopie vervolgens in de lege bacterie geplaatst – maar die telde minder dan 500 genen. Een gemiddelde gistcel, die zich van bacteriën onderscheidt doordat ze net als dieren en mensen een celkern heeft, bezit er meer dan vijfduizend. Het is dus een veel grotere uitdaging om een kunstmatige gistcel bottom-up in het lab te ontwikkelen.
Maar stilaan komt ook die mijlpaal in zicht. Een internationaal team van genetici beschrijft in een pakket van zeven wetenschappelijke artikels de vooruitgang die ze de voorbije jaren hebben geboekt in het Synthetic Yeast Project. Met de huidige stand van zaken voorop: van de zestien chromosomen van de gistcel Saccharomyces cerevisiae – bakkersgist of biergist – kunnen er nu al vijf volledig synthetisch worden gebouwd. Dat betekent dat 30 procent van het werk gedaan is.
De bouw van DNA-strengen en chromosomen in het lab heeft interessante neveneffecten. De genetici leren immers tegelijkertijd hoe ze de draagstructuren van de genetische informatie binnenin de celkern moeten oriënteren, en hoe ze de aanwezige cellulaire machinerie kunnen aanwenden om de chromosomen op hun juiste plaats te zetten. Ook boeiend: de wetenschappers merkten dat het voor de gistcel klaarblijkelijk niet zoveel uitmaakt als er grote stukken van haar DNA door elkaar worden gehusseld. Het lijkt de bakkersgist allemaal weinig te deren.
De creatie van een synthetische gistcel mag dan in zicht zijn, de fabricage van een synthetisch menselijk chromosoom is nog ver weg. Het grootste synthetische chromosoom dat tot nog toe kon worden samengesteld, meet immers slechts een drieduizendste van de lengte van een gemiddeld menselijk chromosoom.
