Alle eiwitten in het leven zijn opgebouwd uit 20 verschillende aminozuren. Niet meer dan dat. Bij genetische manipulatie ontstaat altijd de mogelijkheid dat die veranderde of nieuwe organismen ‘rare’ dingen gaan doen. In de jaren 70 en 80 woedden daar heftige discussies over. Als je nu zorgt dat die nieuwe organismen gebruik maken van andere dan de natuurlijke 20, dan heb je een prima veiligheidsklep tegen mogelijke genetische miskleunen, dacht de bekend synthetisch bioloog George Church van de Harvard-universiteit en verbouwde op die manier een Escherichia coli-bacterie. Zo’n bacterie overleeft niet in een natuurlijke omgeving, omdat de voor het beestje noodzakelijk aminozuren daar niet voorkomen.

Het idee van Church is niet nieuw. DNA, bijvoorbeeld, is opgebouwd uit slechts vier verschillende bouwstenen (nucleotiden) en er wordt al jaren studie gedaan naar het bouwen van ‘vreemd’ DNA. Een van de redenen daarvan is dat organismen met xeno-DNA in de natuur geen rampen kunnen veroorzaken. Volgens Church kan die ‘vervuiling’ van de natuur door nieuwe, synthetische organismen rampzalig zijn. In de jaren 70 en 80 moesten onderzoeken aan genetisch veranderde organismen ook in speciaal beveiligde labs plaats vinden. Onderzoekers moeten daar nog steeds zorgvuldig mee omspringen, maar de grote angst dat een synthetische bacterie de wereldbevolking van mensen zal uitroeien is een stuk minder dan dertig, veertig jaar geleden. De door Church en zijn medeonderzoekers verbouwde bacterie is voor zijn overleving afhankelijk van speciaal voedsel, waarin zich de niet-natuurlijke aminozuren bevinden. De verandering voorkomt ook dat virussen een bacteriekweek kunnen versjteren. Ze kunnen zich niet, zoals virussen normaal doen, in de aangepaste E.coli vermenigvuldigen, zo schrijft Farren Isaacs een leerling van Church die nu bij de Yale-universiteit werkt.
Normaal coderen tripletten of codons (3 DNA-‘letters’) voor een van de 20 aminozuren. Er zijn 64 triplets mogelijk voor 20 aminozuren en er is dus wel wat ruimte om een code voor een extra aminozuur te plaatsen. Dat schijnt ook mogelijk te zijn door te ‘rommelen’ met ‘stopcodons’ die het eind van een codefragment aangeven. Isaacs stopte die stopcodon in maar liefst 22 essentiële genen. Bacteriën muteren nogal snel en de kans dat je door die mutaties je nieuwe stopcodons kwijtraakt, met alle gevolgen van dien, is niet denkbeeldig. Mij lijkt xeno-DNA dan een veiliger manier om je nieuwe organismen af te schermen van de natuur, maar ik heb makkelijk praten vanaf de zijlijn. Church deed het wat simpeler. Die paste maar drie genen aan.

Je zou het een extra beveiliging kunnen noemen. Tot nu toe schijnen er nog geen voor de onderzoekers vervelende mutaties te hebben plaatsgevonden. Er moet nog wel wat gebeuren voor de xenobacteriën (xeno=vreemd) klaar voor hun ‘optreden’ zijn. De synthetische aminozuren mogen, voor commercieel gebruik, niet al te duur zijn en Isaacs schijnt voor zijn experimenten een behoorlijke prijzig aminozuur te hebben gebruikt. Bij Church was het gebruikte synthetische aminozuur goedkoper, maar daar bleken de bacteriën zich maar matig snel te reproduceren en daarmee dus ook trager met het produceren van de gewenste stof. “Toch”, zegt Church, “was het verrassend te zien hoe klein de invloed was op de productiviteit.”

Bronnen: Science, c2w, Eurekalert