Cellen zijn te ‘programmeren’ (afb: MIT)

Onderzoekers van het MIT in Cambridge (VS) hebben voor het CRISPR-genoombewerkings-systeem een manier ontwikkeld om heel precies de aanmaak van ook synthetische eiwitten te kunnen regelen in zoogdiercellen.
Het zou volgens William Chen een heel betrouwbaar systeem zijn. “Dat is te gebruiken voor een verscheidenheid aan biomedische toepassingen in verschillende celtypen.” Hij werkt overigens tegenwoordig aan de universiteit van Zuid-Dakota.Allerlei bioactieve stoffen en structuren zoals eiwitten of monoklonale antilichamen worden in grote vaten met cellen geproduceerd die genetisch zo zijn aangepast dat ze liefst zo veel mogelijk van het gewenste product ‘uitspugen’. Een aantal jaar geleden begonnen onderzoekers van synbiolab van MIT van Lu, samen met die van Pfizer Inc, een project om de productie van die systemen op te voeren. Daartoe richtten ze zich vooral op de promotoren van genen die ze wilden opvoeren. Promotoren zijn onderdelen van een gen die de afschrijving op RNA (het kopiëren van het gen) starten.
In 2013 werden in datzelfde lab synthetische transcriptiefactoren gemaakt, zinkvingers genoemd, die de transcriptie (het afschrijven van DNA op RNA) mogelijk maken. Die eiwitten waren bedoeld voor zowel zoogdier- als gistcellen.
Nu hebben de onderzoekers een hele bibliotheek aan synthetische biomoleculen en -structuren gecreëerd, die ervoor zorgen dat een ingevoegd gen (een transgen) ook kan worden afgeschreven en waarmee ze de aanmaak van het bijbehorende (ook synthetische) eiwit nauwkeurig kunnen regelen. Chen: “Het idee is om een volledig spectrum van synthetische promotoren te ontwikkelen om cellen verschillende toepassingen te geven.”

Verschillende biomoleculen

Het systeem omvat verschillende componenten. Zo heb je een gen compleet met een ‘operatorsequentie’ die bestaat uit een serie bindingslocaties voor transcriptiefactoren of een gids-RNA dat bindt aan die operatorstukjes of een activeringsdomein dat bindt aan gedeactiveerd Cas9, de genschaar. Allemaal ‘instrumenten’ om te knutselen aan het genoom (inclusief aan de genactiviteit).

De promotoren werden zo in elkaar gestoken dat ze duidelijk te onderscheiden zijn van natuurlijke, zodat die synthetische componenten de natuurlijke gang van zaken in een cel niet (kunnen) verstoren. De synthetische ‘componenten’ schreven met een snelheid af die evenredig is met het aantal bindingsplaatsen. Dat biedt de mogelijkheid de hoeveelheid aangemaakt eiwit nauwkeurig te sturen.
Het geheel werd in verschillende (zoogdier)cellen uitgeprobeerd. De resultaten waren niet te onderscheiden van die van de natuurlijke componenten. Chen: “Het werkt in veel verschillende celtypen en bij verschillende genen. Dit is een goed begin voor het nauwkeurig regelbare genexpressie en celprestatie van een kunstmatig systeem.”

Hoewel de onderzoekers een hoge opbrengst aan de gewenste antilichamen produceerden met hun systeem, vinden ze het nodig meer onderzoek te doen om dat in te bouwen in industriële processen. Zo is een bioreactor een driedimensionaal systeem en voerden zij hun proeven alleen uit in platte schaaltjes en niet in een suspensie. Chen heeft er overigens alle vertrouwen in dat de resultaten in bioreactoren niet anders zal zijn dan in een tweedimensionaal niet-suspensiesysteem. “Waarom niet?”

Bron: Science Daily