Ultieme labbacterie telt 150.000 mutaties

Biotechnologie

Harvard is het DNA van een bacterie aan het ombouwen. De bewerkte DNA-code maakt gentechnologie veiliger, is het idee.

Tekening van E. coli. Beeld Chris Bickel / Science

Het is de droom van biotechnologen: een bacterie die bijzondere stoffen kan produceren, maar toch volkomen veilig is. Onderzoekers van Harvard University hebben nu zo’n bacterie ontworpen, deels getest, maar nog niet gemonteerd. Deze vrijdag beschrijven ze het mijlpaaltje in Science.

Genetisch gemodificeerde bacteriën worden al ingezet om op industriële schaal nuttige stoffen te produceren, zoals smaakstoffen, wasmiddel-enzymen en vaccins. Meestal gaat dat goed, maar reactorbacteriën kunnen besmet worden door virussen. En er bestaat een klein risico dat bacteriën ontsnappen.

Dat moet veiliger kunnen, vindt George Church van Harvard. De 61-jarige Church geldt als whizzkid binnen de genetica. Zijn team werkt onder andere aan data-opslag in DNA-moleculen. Een van zijn meest ambitieuze projecten is het herschrijven van de genetische code van bacteriën.

‘Herschreven’ bacteriën zouden de ultiem veilige biotech-bacteriën zijn. Ze kunnen afhankelijk gemaakt worden van onnatuurlijke voedingsstoffen, waardoor ze niet kunnen overleven in de natuur. Vorig jaar presenteerde het team van Church al zo’n geketende bacterie (een E. coli, de populairste labbacterie). Maar het kan nóg veiliger, door de DNA-code ingrijpender te herschrijven. Daarmee heeft Church nu een begin gemaakt.

Al het leven op aarde deelt dezelfde genetische code. Een bacterie met een afwijkende genetische code zou daardoor niet langer vatbaar zijn voor virussen: de code waarin het virus geprogrammeerd is, sluit immers niet meer aan op dat van de gastheer.

Hoe herschrijf je de genetische code? DNA bestaat uit vier soorten basen: A, C, G en T. Elke combinatie van drie van deze ‘letters’ (dat heet een ‘codon’) codeert voor een aminozuur, een bouwsteen van een eiwit. Zo staat het codon ACG voor het aminozuur threonine.

Er zijn 64 codons mogelijk (4x4x4). Dat is meer dan het twintigtal aminozuren waarvan het leven gebruik maakt. In de praktijk bestaan er voor sommige aminozuren meerdere codons. Zo worden ACT, ACA en ACC óók in threonine vertaald.

Deze synoniemen heeft Church in het vizier. Hij wil ze vrijspelen door ze volledig uit het genoom te verwijderen om ze daarna aan andere, onnatuurlijke aminozuren te koppelen.

Church heeft het dat al eens voor elkaar gekregen met één codon. Nu probeert zijn team zeven codons te verwijderen. Daarvoor zouden 150.000 veranderingen in het DNA nodig zijn.

Het team is nu halverwege: ze hebben 63 procent van het genoom aangepast. Om dat deel van het genoom te wijzigen, heeft het team het bovendien in 55 stukken verdeeld. Die segmenten zijn nog niet bij elkaar gebracht in één levende E. coli.

Dat zou een echte doorbraak zijn. Church verwacht dat zo’n volledig omgeprogrammeerde bacterie een miljoen dollar gaat kosten.