Michael Jewett (afb: NW-universiteit)

Het klinkt simpel: haal het celmembraan weg, vertel de celkatalysator(en) (enzym(en)) wat die moet(en) doen en je kunt de ingewikkeldste eiwitten fabriceren voor allerlei doeleinden, niet op de laatste plaats medische. Het bleef lang modderen, maar nu begint het er op te lijken dat onderzoekers in de gaten hebben hoe je de problemen van celloze synthetische biologie kunt overwinnen. Althans: onderzoekers rond Michael Jewett van de Northwesternuniversiteit in de VS en zijn medeonderzoekers pakken in Nature flink uit over de mogelijkheden van celloze synthetische biologie: synthetische genetische netwerken, snelle sensoren, de aanmaak van ontworpen ‘bio’moleculen en meer van dat moois. De eerste ‘spruiten’ zijn er al…
Twintig jaar geleden werd Jewett voor gek verklaard. “Toen ik nog student was het idee om met deze techniek een therapeutisch eiwit te synthetiseren erg vreemd. Op zijn best zou het niet goedkoop genoeg zijn om nuttig te kunnen zijn of er zou hoe dan ook niet genoeg van genaakt kunnen worden om iets te betekenen.” In het Nature-artikel beschrijven de onderzoekers hoe het gebied zich ontwikkelde van rariteit tot, stelt het persbericht, de ruggengraat van een reeks toepassingen in de synthetische biologie die een gevoelige uitwerking op de maatschappij zou kunnen krijgen, van milieu en geneeskunde tot aan onderwijs. Volgens Jewett is er nu wel degelijk belangstelling. “De celloze systemen zijn er, nu.”

Ik was me er niet van bewust, maar celloze genexpressie schijnt al zo’n vijftig jaar een onderzoeksmiddel te zijn geweest. Het probleem is alleen dat als je de celwanden/-membranen verwijdert je met een hoop problemen te maken krijgt. Die celomhullingen zijn er niet voor niks. De opbrengsten van die systemen zijn laag en veranderlijk. Je hebt de boel niet in de hand. De laatste twintig jaar zouden onderzoekers oplossingen hebben gevonden voor die hindernissen, waardoor de opbrengsten stegen en nieuwe toepassingen in beeld kwamen, van biosensors tot (de productie van) geneesmiddelen.
Zo ontwikkelde Jewett en de zijnen onlangs een celloze eiwitsynthese met een hoge opbrengst hebben ontwikkeld, waar het (veranderde) erfgoed van een E. coli voor werd gebruikt. Dat systeem is niet alleen geoptimaliseerd, maar daarbij kunnen ook niet-natuurlijke eiwitten worden gesynthetiseerd (met ook andere dan de twintig essentiële aminozuren). Daarmee zijn nieuwe typen enzymen, materialen en geneesmiddelen te maken, is de gedachte.
Jewett: “Als je een systeem met hoge opbrengst in een reactor hebt dan heb je er wat aan. Dat maakt het hopelijk eenvoudiger voor andere labs om celloze genexpressie te gebruiken.”

Bij de Northwesternuniversiteit hebben ze een centrum voor synbiologie met de celloze genexpressie als speerpunt. Zo hebben Jewett c.s. onlangs een methode gevonden om met die techniek om enzymen te maken, maar ook om reacties te analyseren. Daardoor zou het makkelijker zijn geworden om ingewikkelde eiwitten (biomoleculen mag ik ze dan niet meer noemen, want ze zijn niet bio) te synthetiseren. Ook zou met behulp van celloze systemen een manier zijn ontwikkeld om lipidedeeltjes aan elkaar te smeden. Dat zou van pas komen bij gerichte medicijnafgifte (daar waar het middel in het lichaam nodig is) maar ook voor nieuwe en ingewikkelde biochemische reacties. Het is dan natuurlijk wel aardig te bedenken dat je de celomhulling weghaalt om andere omhullingen te maken.

Spruiten

Zoals te doen gebruikelijk leiden die ontwikkelingen in kapitalistisch Amerika tot nieuwe bedrijfjes, spruiten. Zo is er het bedrijfje Stemloop dat uit de koker komt van Julius Lucks. Die houdt zich vooral bezig met sensoren voor, onder meer, de waterkwaliteit. Jewett zelf heeft onlangs Swiftscale Biologics gesticht dat de introductietijd van medicijnen die met celloze genexpressie zijn gesynthetiseerd wil verkleinen. Jewett: “De techniek is klaar voor gebruik buiten het lab. Wat mensen eens voor onmogelijk hebben gehouden blijkt nu meer dan mogelijk te zijn.”

Bron: Science Daily