211service.com
Bizarre bacteriële creaties
Iedereen die ooit heeft geroken E coli bacteriën weten dat ze slecht ruiken. Belachelijk slecht. Dus een groep student-bio-ingenieurs aan het MIT wilde de geur van deze veelgebruikte laboratoriumbacterie zoeter maken. Het team construeerde zijn creatie uit een verzameling biologische delen - stukjes DNA die, wanneer ze in levende organismen worden ingebracht, de organismen kunnen laten gloeien, licht kunnen detecteren en een aantal andere ongebruikelijke functies kunnen uitvoeren. Het team zal dit weekend zijn zoetgeurende bug presenteren op de internationale genetisch gemanipuleerde machine competitie (iGEM) aan het MIT, samen met 37 andere studentengroepen van over de hele wereld.
E. coli-bacteriën die zijn ontworpen om naar rijpe bananen te ruiken, zijn slechts een van de ontworpen biologische apparaten die dit weekend worden gepresenteerd tijdens de synthetische biologiewedstrijd. (Tegoed: Istockphoto/Douglas Freer)
Hoewel de projecten grotendeels worden uitgevoerd door niet-gegradueerde studenten (met begeleiding van docenten en adviseurs van afgestudeerde studenten), vertegenwoordigen de ontwerpen enkele van de meest complexe biologisch gemanipuleerde machines tot nu toe - en ze beloven het gebied van synthetische biologie, een nieuw opkomende discipline, te bevorderen die levende systemen bekijkt vanuit een technisch oogpunt.
Het MIT-team gooit bijvoorbeeld gekke toepassingen voor zijn technologie weg: muntverse voetschimmel of bakkersgist die naar bananen ruikt. Maar het echte doel is de constructie van functionele biologische onderdelen. Het belangrijkste idee hier is het ontwikkelen van een bibliotheek van samenstellende onderdelen die we op dezelfde manier zien als Lego-blokken, zegt Tom Ridder, een ingenieur bij MIT die de competitie samen met MIT bio-ingenieur oprichtte Drew Endy . (Beiden adviseren het MIT-team.) Deze onderdelen kunnen worden samengevoegd tot complexere stukken, die in veel gevallen functioneel zijn wanneer ze in levende cellen worden ingebracht.
Om de geurende bacteriën te creëren, zochten de studenten naar verschillende genen die chemicaliën die van nature door bacteriën worden gemaakt, omzetten in chemische voorlopers van aromatische verbindingen, evenals genen die de voorlopers omzetten in de aromaten zelf - methylsalicylaat, algemeen bekend als olie van wintergroen, en isoamylacetaat, een bestanddeel van de geur van rijpe bananen. De genen werden vervolgens gekoppeld aan genetische controllers, bekend als promotors, die bepalen wanneer en waar dat gen wordt ingeschakeld. Een gen van een plant kan bijvoorbeeld worden gecontroleerd door een promotor van bacteriën.
De verschillende DNA-componenten, verzameld van collega-wetenschappers en van een genetische opslagplaats bij MIT, werden vervolgens ingebed in een cirkelvormige reeks DNA en ingebracht in bacteriën. Het eindresultaat is een nieuwe soort van E coli dat ruikt naar munt en bananen. Het team elimineerde ook het gen dat verantwoordelijk is voor: E coli natuurlijke stank.
Een van de belangrijkste doelen van de wedstrijd is om de schappen van de Register van standaard biologische onderdelen , een soort ijzerhandel van genetische onderdelen gehuisvest bij MIT. Het idee is om onderdelen en de manier waarop ze in elkaar zitten te standaardiseren, net zoals elektrische en mechanische onderdelen zijn gestandaardiseerd, zegt Knight. En om mensen een redelijke zekerheid te kunnen geven dat de onderdelen, wanneer ze in elkaar gezet worden, zullen functioneren zoals ze zijn ontworpen. In de loop van het project heeft het MIT-team ongeveer een dozijn nieuw gemaakte onderdelen in het register gedeponeerd voor gebruik door andere leden van de synthetische-biologiegemeenschap.
Naarmate het aantal en de complexiteit van onderdelen toenemen, kunnen zowel studenten als industriële en academische wetenschappers steeds ingewikkelder ontwerpen maken. De machines die meededen aan de iGEM-competitie van 2006 zijn de afgelopen twee jaar in omvang verdubbeld, van ongeveer 6.000 naar 12.000 DNA-letters. Deze [projecten] vertegenwoordigen de grootste ontworpen genetische systemen die ooit zijn ontwikkeld, zegt Chris Voigt , een bio-ingenieur aan de Universiteit van Californië, San Francisco, die een van de studententeams adviseert. Begrijpen hoe u de omvang en complexiteit van deze systemen kunt pushen, zal een impact hebben.
Inzendingen voor de competitie van dit jaar komen uit zo ver weg als Afrika en Japan, en zullen een reeks vreemde creaties bevatten. Sommige zijn praktisch, zoals een biosensor die arseenconcentraties kan detecteren voor gebruik in besmette putten. Anderen zijn grilliger, zoals een bacterieel nachtlampje dat oplicht als het donker wordt. De vreemdste creatie is misschien wel de inzending van de Universiteit van Freiberg , in Duitsland: een microscopisch kleine, op DNA gebaseerde kledinglijn, door het team Barbie Nanoatelier gedoopt.