Genetici ontwerpen gistcel met zelfgeschreven DNA

Een internationaal team van genetici heeft voor het eerst een compleet nieuw genoom ontworpen voor een gistcel. Het betekent een doorbraak in het ontwikkelen van zogenaamde designercellen.

genoom
Genetici hebben een genoom van 11 miljoen letters ontworpen voor een gistcel. Beeld: Michael Knowles

Elf miljoen baseparen lang is het ontwerp van een nieuw gistgenoom, drie keer zo veel letters als er in de Bijbel staan. Een internationaal en interdisciplinair team van wetenschappers gooide het DNA van een gistcel radicaal om, sneed onnodige delen weg en voegde nieuwe fragmenten toe.

Het nieuwe genoom moet het makkelijker maken om genetisch onderzoek te doen. Ook zal de nieuwe gistcel makkelijker te gebruiken zijn om op industriële schaal antibiotica en andere stoffen te maken.

Op dit moment zijn zes van de totaal zeventien ontworpen chromosomen al in gistcellen geplaatst. Volgens hoofdonderzoeker Joel Bader van de Amerikaanse Johns Hopkins-universiteit zal de rest binnen drie jaar volgen.

Gewoonlijk heeft een gistcel maar zestien chromosomen. Het zeventiende chromosoom is nieuw, samengesteld uit losse onderdelen die uit de rest van het genoom zijn weggehaald. Met de technologie om geheel nieuwe chromosomen te ontwerpen hoopt Bader de gistcel makkelijk aan te kunnen passen aan de wensen van de gebruiker.

Minimale cel

Het is niet voor het eerst dat wetenschappers een nieuw genoom voor een cel hebben ontworpen. In 2010 maakten genetici van het J. Craig Venter-instituut voor het eerst een bacteriecel met volledig synthetisch DNA. Het DNA werd niet door de cel zelf gemaakt, maar in zijn geheel in het lab gebouwd en daarna in de cel ingebracht.

Genetici van datzelfde instituut maakten vorig jaar ook een zogenaamde minimale cel. Alle genen behalve de meest essentiële waren weggehaald.

Het nieuwe gistgenoom verschilt toch op een paar manieren van de eerdere pogingen. Het gistgenoom is met elf miljoen baseparen tien keer zo groot als het bacteriële genoom.

Ook verschilt het ontwerp van het genoom veel ingrijpender van gistcellen in de natuur dan het eerdere synthetische genoom. Op een paar toevoegingen na had het J. Craig Venter-instituut weinig veranderd aan het DNA van de bacterie. Bij het nieuw desginergenoom zijn er ingrijpende veranderingen gepleegd, zowel in de genen als in de volgorde van de genen.

Nieuw stopcodon

genoom
Nog niet alle chromosomen zijn in de gistcellen geplaatst. dit zal binnenkort gebeuren. Beeld: Zappys/Flickr

Een van die veranderingen die de genetici deden in het gistgenoom was het verwijderen van een zogenaamd stopcodon. Het stopcodon is een specifieke code van drie letters in het DNA die aangeeft dat het einde van een gen is bereikt. Als de cel een dergelijke code ziet stopt hij met lezen van het DNA.

Normale cellen hebben meerdere varianten van zo’n stopcodon. Omdat het niet per se nodig is om meerdere varianten te hebben, verwijderde de genetici alle alternatieve stopcodons. Slechts één variant bleef over.

Dat betekent dat de codes die eerst ‘stop’ betekenden nu vrij zijn om iets anders te programmeren. In plaats van een stopsignaal kan de lettercode gebruikt worden als commando om nieuwe bouwstenen van eiwitten mee aan te geven. Ook bouwstenen die van nature niet gebruikt worden door de cel. Zo kunnen onderzoekers de gistcel programmeren om compleet nieuwe stoffen te maken die wilde gistcellen niet kunnen maken.

Designercel

LEESTIP Siddhartha Mukherjee legt aan de hand van zijn eigen familiegeschiedenis de menselijke erfelijkheid en het effect ervan op onze levens uit. Nu €29,99 Bestel meteen in onze webshop.

Volgens Oscar Kuipers, hoogleraar moleculaire genetica aan de Rijksuniversiteit Groningen, gaan dit soort synthetische genomen de komende jaren een grote vlucht nemen. De kosten van het ontwerpen van dit gistgenoom waren ongeveer 1,2 miljoen euro. Tien jaar geleden kostte het ongeveer evenveel om het hele genoom van een bacterie uit te lezen. Dat kost inmiddels minder dan 200 euro. Het is te verwachten dat het maken van nieuwe genomen ook snel goedkoper zal worden.

Kuipers: ‘Het kost nu nog flink wat tijd en moeite om zo’n genoom te ontwerpen, maar de mogelijkheden zijn grenzeloos.’ Deze techniek biedt niet alleen de mogelijkheid om de genomen van bestaande soorten aan te passen, maar ook genomen van verschillende soorten samen te voegen. Zo kunnen we cellen maken met eigenschappen die in de natuur niet voorkomen en misschien zelfs nieuw leven scheppen.

Altijd op de hoogte blijven van het laatste wetenschapsnieuws? Meld je nu aan voor de New Scientist nieuwsbrief. 

Lees verder:

Over de auteur

Mark Reid

Mark is stagiair bij New Scientist. Hij studeert wetenschapscommunicatie, microbiologie en geschiedenis. Hij schrijft het liefst over biologie en genetica. In zijn vrije tijd houdt hij van quizzen en speelt hij soms Airsoft. Je kan hem volgen op Twitter via @markreid90



1 Reactie

  • Simon

    | Beantwoorden

    Ten eerste was het geen ‘internationaal team van genetici’, maar Ans Schapendonk die in haar artikel BECANUS’ UNIVERSELE KLANKHELIX LAAT GOD VALLEN – gepubliceerd in mei 2014 op Research Gate dat haar account heeft gesloten – al heeft uitgelegd dat het om het HERTSHOORNZOUT ging. Zoals uit afbeeldingen op historische munten blijkt, gaat het om dierencycli waaronder het HERT dat helixt uit HART in HERSENEN.
    Het was aldus het MATRIARCHAAT dat millennia geleden al had ontdekt dat het om de zoutkristallen ging, maar zoals uit MAT > MIJTER helixt wel die die gebaseerd zijn op de DUBBELE VIJFSTER alias de TIENKANT met hierin een HEXA, een PENTA en het VERLOREN DRIEHOEKJE van de godin BES (i.c. ‘de vrucht van uw schoot’).
    In plaats van berekeningen te maken met ‘elf miljoen baseparen’ kan men zich beperken tot een eenvoudig principe dat met de BAK ZEVEN te maken heeft: vijf vijfhuizen op basis van ‘zeven’ DOTS alias PAT > PUT > PUNT > POINTE en dus de CLOU dat naar de ‘klauw’ alias ‘poot’ verwijst van de ‘pootvrouwen’ (vroede vrouwen, de ‘weisse Frauen aus dem verlorenen Millennium’). Dit is een ‘koevoet’ (breekijzer) dat helixt in ‘koe voedt’ alias ‘labyrinth’ wat verwijst naar ‘het lab van het rund’ alias ‘het stremsel van het kalf’. Maar ‘koevoet’ helixt ook in ‘CONFUCIUS’ omdat het gaat om de leer van de CHAOS (diaspora, perestroika).
    Op Research Gate heb ik de ‘wereldformule’ gelanceerd die met de BAK ZEVEN (vijf vijfhuizen: vier kleine en een groot) te maken heeft, daar
    5 x 5 > 5 x 4 > (4 x 10 > 10 x 3 > 3 x 4) > 4 x 8 > 8 x 7 = 56 (5 + 6 = 11)
    Niet alleen het ‘maalteken’ maar ook het ‘plusteken’ is hier van belang, want volgenss Becanus’ klankregels ADJECTIO (woorden worden van achteren langer), DETRACTIO (woorden slijten van voren af), METATHESIS (klanken, lettergrepen en woorden draaien om hun as), PERMUTATIO (lees van achteren naar voren en verdubbel (koppiekoppie) en DELIVERY (losschieten) helixt dan niet alleen de ELF, maar DE ELFDE VAN DE ELFDE dat helixt uit DE HELFT VAN DE HELFT (maar wel op HOND > HONDERD > HUN DRIETJES (Vader, Zoon en de Heilige Geest, want helixt men religieuze teksten, vindt men natuurwetenschappelijke inhouden). Het VAN DE helixt in VIANDE (vlees alias ‘car-naval’) > VIJAND > FEIND > EINDER en dus ‘gebeurtenishorizon’.
    Dit klinkt naar idioterie, maar precies deze principes hebben taalkundigen nooit begrepen. Pas toen ik de Deutsche Sprachatlas (Marburg) hierop wees, werd ik door een docente van sexuele intimidatie beschuldigd, wat de studenten ontkenden.
    Het gaat hier om de HALFGELEIDERS, om de ‘beide pinken’ die helixt in ‘bij de pinken’, want bij 8 x 7 (zevenacht > dts. Siebenacht (joodse traditie) gaat het om de VERZEPING (saponificatie), waarbij de gistcel een rol speelt, want het HERTSHOORNZOUT heeft met het ‘zelfrijzend bakmeel’ te maken, waarvan Wisschenschaftler (verdoezelaars van mijn onderzoeksresultaten) pas NA MIJN PUBLICATIES hebben begrepen, dat het om Simon Stevins’ CLOOTCRANS gaat, waarin de BAKKERSGIST een rol speelt.
    Neemt men de ‘helft van de helft op honderd’ gaat het om een kwart en dus om 25%, waardoor er toch een verwijzing is naar het begin (5 x 5).
    Het begrip BAK > BAKKER > dts. BÄCKERFRAUEN (ndl. ‘vroedvrouwen’) is geen toeval. Taalkundigen als een Theo Vennemann (München) of een Alfred Hunolf verwijzen bij oude talen naar het BASKISCH als oertaal (i.c. vasconisch), maar het gaat om het BAS in LES PAYS BAS, dat niet alleen naar BOS maar ook naar BAST verwijst, omdat het om de HARSWISSELAARS gaat. Ook een naam als ARA-BIER-EN is gehelixt, want het om de ‘biergistevolutie’, maar feitelijk om het SCHUIM DER MENSHEID.
    Laaghoofden > leeghoofden > LEGERHOOFDEN alias de VERROTTE TOP (inhalige politici, lafhartige journalisten die mijn bijdragen verwijderen ter verdediging van corrupte wetenschappers) laten een continent als Afrika VERREKKEN en geven miljoenen uit aan een ‘genoom’.
    De ware betekenis van Becanus’ klankhelix heeft men niet begrepen, omdat men die niet zelf ontdekt heeft en daardoor het begin ervan gemist heeft, terwijl ‘het einde nog zoek is’.

    Deze tekst wordt ook elders gepubliceerd.

    Ans Schapendonk (12 maart 2017)

Plaats een reactie