Gist met kunstchromosoom is nieuwe stap in biotechnologie

Een gistcel leeft prima verder met een volledig kunstmatig gemaakt chromosoom. En dat is nog maar de eerste stap.

Biologen zijn weer verder met het naar eigen ontwerp aanpassen van levende organismen. Eén van de 16 chromosomen van een gistcel werd geheel synthetisch nagebouwd, en daarbij voorzien van allerlei handig genetisch gereedschap. Zulke gisten en hun nakomelingen groeien prima. De onderzoekers zijn van plan om op dezelfde manier het hele genenpakket (‘genoom’) van de gist onderhanden te nemen.

Zulke ingrijpende genetische ingrepen waren tot nu toe alleen toegepast op bacteriën. De stap naar gist is belangrijk, omdat gistcellen een celkern hebben – ze zijn ‘eukaryoten’, net als dieren en planten. Het werk is vandaag online gepubliceerd in Science. De onderzoeksleiders zijn Jef Boeke (een kleinzoon van de Nederlandse onderwijsvernieuwer Kees Boeke) en Srinivasan Chandrasegaran, beide verbonden aan Johns Hopkins University (Baltimore, VS).

Met hun werk willen Boeke en Chandrasegaran genetische netwerken onderzoeken die wij (mensen, dieren) ook bezitten. „En wij willen de gist verbeteren die in de biotechnologie gebruikt wordt”, aldus onderzoeker Jef Boeke in een reactie per e-mail. Boeke wil van gist een efficiënt platform maken voor „nog veel agressiever herontworpen gistgenomen”.

DNA-synthese, waarbij een machine DNA-strengen aaneenrijgt vanuit losse ‘letters’, werd de afgelopen tien jaar een gevestigde technologie in de biologie. De productie van kunstmatig DNA werd sindsdien hand over hand sneller en goedkoper. Het was de bekende biotechnoloog Craig Venter die in 2010 voor het eerst een heel genoom van een bacterie (Mycoplasma) nabouwde met synthetisch DNA. De bacterie functioneerde daarmee normaal.

Een andere aanpak is die van Harvard-bioloog George Church die sinds 2009 een methode ontwikkelde om de bekende labbacterie Escherichia coli gericht te laten evolueren in het lab. Daarmee zijn oneindig veel typen designer-bacteriën te ontwikkelen, door kleine evolutiestapjes snel te combineren.

Boekes gist deelt twee belangrijke eigenschappen met Church’ bacterie. Eén: een deel van zijn genetische code is ‘vrijgemaakt’ om nieuwe eigenschappen te kunnen beschrijven (zoals de productie van onnatuurlijke eiwitten). En twee: in de organismen kunnen snel veel DNA-mutaties worden aangebracht.

Maar waar Church gelooft in kleine stapjes, kiest Boeke voor grootschalige DNA-synthese à la Venter. Boeke: „Met synthese kun je absoluut alles maken wat je verzint.” Hij werkt samen met het Chinese BGI, het grootste genomics-bedrijf ter wereld.