Creatief met genetische lego

DNA op bestelling maakt het veranderen van bacteriën gemakkelijker. Groningse en Delftse studenten doen mee aan een wedstrijd ‘genetische machines bouwen’.

Een Delftse student bouwt in het laboratorium aan een bacterie die een kleur- of geurstof afgeeft als hij warm wordt. Foto Roel Rozenburg Delft : 20.8.2008 DNA-onderzoek TU-Delft. © foto Roel Rozenburg Rozenburg, Roel

Deze week is het stil in het biotechnologiegebouw van de TU Delft: alle studenten zijn met vakantie. Of toch niet? In een van de laboratoria brandt licht. Ruud Jorna (25) zit geconcentreerd voorovergebogen aan een labtafel, witte jas en handschoenen aan. In zijn hand houdt hij een penvormige perforator waarmee hij voorzichtig een geel rondje uit een stuk papier probeert te ponsen. Na enig friemelen lukt het. Het uitgeponste rondje doet hij in een oplossing in een klein plastic buisje. Deze handeling herhaalt hij een paar keer. In een bakje staat nu een rijtje keurig gemerkte buisjes.

Ruud laat een multomap zien vol met zulke vellen papier. Op ieder vel staat een matrix met gele stippen: gedroogd, opgeplakt DNA. De multomap is afkomstig van het Massachusetts Institute of Technology (MIT) in Boston. Dit prestigieuze instituut is koploper op het gebied van de synthetische biologie (zie kader). MIT organiseert dit jaar voor de vierde keer een internationale studentencompetitie genaamd iGEM: de international Genetically Engineered Machine competition. Dit jaar doen er tachtig teams uit de hele wereld mee. Nederland is voor het eerst vertegenwoordigd, met teams uit Delft en Groningen. De teams werken de hele zomer fulltime aan hun project. In november komen alle deelnemers in Boston bij elkaar voor een grote ‘jamboree’, waar ze hun resultaten aan elkaar zullen presenteren en waar de winnaar zal worden gekozen.

„De teams werken met een databank van gestandaardiseerde DNA-fragmenten, oftewel BioBricks”, vertelt Janine Kiers, docent biotechnologie aan de TU Delft. Zij is een van de vier begeleiders van het Delftse team. „Die databank bevat nu al meer dan duizend fragmenten, die coderen voor allerlei eigenschappen. De teams kunnen die als uitgangspunt gebruiken, maar ze kunnen zelf ook nieuwe BioBricks toevoegen. Er zit dus iets ideëels achter: er komen steeds meer BioBricks beschikbaar.”

Het is de kunst het DNA van het papier af te krijgen en het vervolgens in levende bacteriecellen te implanteren, zo vertelt Ruud in het laboratorium. Medestudent Oscar Stassen (22) heeft inmiddels een aantal buisjes met bacteriën uit de vrieskist gehaald. Die staan nu langzaam te ontdooien. Straks zal hij de cellen met een snelle warmtebehandeling ‘pesten’, zoals Stassen zegt. Daardoor worden ze ontvankelijk voor het DNA dat de studenten willen inbouwen.

Vier medestudenten zitten in een nabijgelegen werkkamer achter een computer verder te vergaderen over bacteriestammen, DNA-bouwstenen en ‘metabole pathways’, kettingreacties in de cel. De studenten Life Science & Technology, bio-informatica, werktuigbouwkunde en biomedische technologie hebben zichzelf een uitdagend doel gesteld: een levende thermometer bouwen. „We willen een bacterie maken die bij een bepaalde temperatuur een kleur gaat afscheiden, of een geur,” vertelt Oscar. „We proberen het allebei, en kijken dan wat het beste werkt.”

Voor de temperatuurgevoeligheid gebruiken de studenten een genencombinatie afkomstig uit onder meer de salmonellabacterie. Die wordt pas actief bij een temperatuur van 37°C. De genen voor de productie van geur- en kleurstoffen komen uit verschillende planten, bacteriën en bakkersgist. Veel van die genen halen de studenten uit de multomap. Voor functies die ze daar niet in vinden, moeten ze zelf op zoek naar de genen. Die isoleren ze uit de betreffende organismen, of ze bouwen ze zelf.

In de voorgaande jaren bouwden iGEM-deelnemers onder meer bacteriën die een bananengeur afscheiden, of die van kleur veranderen zodra er licht op valt. Daar kun je een soort ‘foto’ mee maken. De Groningse studenten werken deze zomer aan een schakelsysteem gebaseerd op de onderlinge communicatie tussen bacteriecellen.

En wat zou het nut zijn van de Delftse bacteriële thermometer? „Je zou zo’n systeem kunnen gebruiken bij het controleren van industriële processen”, zegt Ruud. „Als het tenminste lukt”, lacht Oscar. „We zijn er nog niet.” De studenten hebben nog even de tijd. Pas in november hoeft hun thermometer te werken.

Meer informatie: http://2008.igem.org

    • Nienke Beintema