Achttien jaar na het in kaart brengen van de genetische code van bakkersgist, is het wetenschappers gelukt om een van de zestien chromosomen kunstmatig te fabriceren en te vervangen. Wordt het in de toekomst mogelijk om een organisme te scheppen dat volledig door de mens is ontworpen?

Dubbele strengen DNA in helixvorm. Credit: Caroline Davis
Dubbele strengen DNA in helixvorm. Credit: Caroline Davis

Wetenschappers hebben het derde chromosoom van bakkersgist (Saccharomyces cerevisiae) kunstmatig samengesteld in het lab. Het is de eerste keer dat dit gedaan is in een organisme uit het domein van de Eukaryoten, waar ook de mens toebehoort. De onderzoekers publiceren hun bevindingen deze maand in het vakblad Science.

Eukaryoten zoals gisten, planten en dieren hebben in tegenstelling tot bacteriën een celkern in hun cellen. Gist deelt maar liefst tweeduizend genen met de mens. Wetenschappers hebben het kleinste chromosoom, de drager van het erfelijk materiaal DNA, van gistcellen kunstmatig gefabriceerd en enorm ingekort. Hoewel dit chromosoom normaal bestaat uit ruim 317.000 baseparen, de genetische code van DNA, bevat het kunstmatige chromosoom ‘slechts’ 273.000 baseparen. Het grootste deel van dit verwijderde DNA bestaat uit Junk-DNA. Junk-DNA zijn delen van het DNA waarvan bekend is dat het niet codeert voor bepaalde eiwitten.

‘Wat mensen allang vergeten zijn, staat nog geschreven in bomen’
LEES OOK

‘Wat mensen allang vergeten zijn, staat nog geschreven in bomen’

Met haar boomboor onderzoekt Valerie Trouet woudreuzen en reconstrueert ze wat die allemaal hebben meegemaakt.

Ondanks dat er vijftigduizend veranderingen in het chromosoom zijn gemaakt, is de gistcel met het kunstmatige chromosoom levensvatbaar en niet te onderscheiden van normale gistcellen. De mogelijkheid om een kunstmatig chromosoom te maken, stelt wetenschappers in staat om te onderzoeken wat de invloed is van bepaalde genen, door ze te verwijderen of te introduceren.

‘Je bent aan het gokken wanneer je het genoom verandert. Een verkeerde verandering kan ervoor zorgen dat de cel doodgaat. Wij hebben 50.000 veranderingen gemaakt en de gistcellen blijven leven en reproduceren. Ons kunstmatige chromosoom is taai en geeft de gistcellen nieuwe eigenschappen’, zegt Jef Boeke, onderzoeksleider in een persbericht.

Genetisch bouwpakket

De volgende stap is om ook de andere chromosomen kunstmatig te fabriceren, en te onderzoeken wat de invloed is van het verwijderen en toevoegen van bepaalde genen in het DNA. Een gen is een afgebakend stuk DNA dat informatie bevat voor een of meerdere eiwitten. Onderzoekers kunnen genen toevoegen of verwijderen en zo verschillende sets samenstellen.

Door genen toe te voegen of te verwijderen is het in principe mogelijk dat gistcellen bepaalde zeldzame eiwitten kunnen produceren voor medische doeleinden. Ook is het mogelijk om gistcellen zo te modificeren dat er een hoger gehalte alcohol kan worden geproduceerd dan nu mogelijk is. Biobrandstoffen zoals butanol en biodiesel kunnen daardoor op een efficiëntere manier worden gemaakt.

Lees verder: