Genschakeling te gebruiken voor behandeling ziektes

Genschakeling waterstofperoxide.

Een genschakeling die reageert op twee concentraties waterstofperoxide (afb: Nature Communications)

Levende cellen zouden in staat zijn om berekeningen te maken op basis van signalen die ze uit de omgeving krijgen. Die berekeningen kunnen continu zijn, zoals de overgang in lichtschakeringen, of digitaal zoals de beslissing te sterven. Synbiosystemen zijn meestal of analoog/continu of digitaal, waardoor de mogelijkheden beperkt worden. Onderzoekers van het MIT in Cambridge (VS) hebben nu een techniek ontwikkeld om analoog en digitale berekeningen te koppelen door genschakelingen te vormen die in levende cellen in staat zijn tot verwerkingsoperaties. Die circuits kunnen het niveau van een analoge bron meten, bijvoorbeeld de concentratie van een bepaalde verbinding, zoals een medicijn, die van belang is voor een ziekte en ‘beslissen’ of die voldoende is voor het beoogde effect. Je zou het een verfijning van de gedoseerde medicijnafgifte kunnen noemen. Daarbij houden de mogelijke toepassingen echter niet op.
Lees verder

‘Nieuw’ CRISPR-systeem richt zich op RNA

Feng Zhang van MIT RNA en C2c2

Feng Zhang van MIT

De lof van het prachtige CRISPR/Cas9-systeem om DNA te bewerken is al vaak uitgesproken. Met dat van bacteriën geleende systeem is DNA heel precies te bewerken (genen verwijderen en/of toevoegen). Nu komen onderzoekers met een eveneens van bacteriën (Leptotrichia shahii) geleend CRISPR-systeem, C2c2 gedoopt, dat zich specifiek op RNA-moleculen richt, de ‘afdrukken’ van DNA, die, onder meer, verantwoordelijk zijn voor de productie van eiwitten. Voordeel van deze techniek zou zijn dat de veranderingen die daarmee worden aangebracht niet blijvend zijn en dat die nauwkeuriger en veelzijdiger is dan bestaande methodes als RNA-interferentie. Een mer à boire, denken de onderzoekers.
Lees verder

Eukaryoot zonder mitochondriën gevonden

Monocercomonoides sp zonder mitochondriën

Een lichtmicroscoopopname van een Monocercomonoides-cel (afb: Wiki Commons)

Mitochondriên worden (ook door mij) vaak omschreven als de krachtcentrales van de eukaryote cel (de cel met kern zoals die in ons lichaam). Je zou zeggen dat een systeem dat energie nodig heeft om te draaien (in leven te blijven) niet zonder kan. Wel dus.  Onderzoekers van, onder meer, de Keizer Karel-universiteit in Praag ontdekten micro-oganismen van het geslacht Monocercomonoides die het zonder moeten stellen (en daar kennelijk in slagen). Lees verder

Zuurstof fokken op Mars met E. coli’s

Mars is een onherbergzame planeetEen groep Leidse studenten heeft in het kader van de jaarlijkse IGEM-wedstrijd een plan bedacht zuurstof in de Mars-atmosfeer te ‘fokken’ met behulp van genetisch veranderde E. coli-bacteriën. IGEM is een jaarlijkse bijeenkomst waarop groepen studenten met elkaar wedijveren om met behulp van synthetische biologie de slimste manier te vinden om problemen op te lossen (in theorie dan). De studenten zullen in oktober op een bijeenkomst in oktober in Boston (VS) hun ‘oplossing’ presenteren. Lees verder

Hi-virus kan CRISPR/Cas9-aanval weerstaan

Hi-virus muteert na CRISPR/Cas9-aanval

Virussen die niet het loodje leggen door de CRISPR/Cas9-aanval veranderen hun DNA via het eigen reparatiemechanisme (NHEJ repair) (afb: Cell Reports)

Het van bacteriën geleende CRISPR/Cas9-systeem (het knippen en plakken van genen) wordt nu veel door onderzoekers gebruikt om DNA te bewerken, maar dat is ooit begonnen als bacteriële afweer tegen virus-en bacteriofaag-aanvallen.  Daar zou dat dan ook voor menselijke gebruik toe kunnen dienen, maar onderzoekers vonden dat het hi-virus een afweer tegen een CRISPR/Ca9-aanval kan opbouwen (pdf-bestand). De onderzoekers denken dat op zijn minst meer delen van het virus-DNA moeten worden aangepakt om dat systeem als virusverdelger (in feite wordt de vermeerdering gestopt) te kunnen gebruiken. Niet alleen bij hiv, overigens, maar daarvoor is nog een lange weg te gaan.
Lees verder

DNA programmeren met Cello

DNA programmeren als elektronische schakelingen

Uiteindelijk rolt er uit de computer een DNA-sequentie, die vervolgens gesynthetiseerd en in het DNA van een bacterie wordt ingebracht (afb: beeld Youtubefilmpje ibiology.org)

Het doel van synthetische biologie is synthetisch leven te ontwerpen. Waartoe is hier even niet van belang. Nu is dat vooral en kwestie van proberen (en van je missers leren. Het lijkt er op dat die ‘amateuristische’ aanpak wat zal worden gestroomlijnd. Onderzoekers van, onder meer, het MIT in Cambridge (VS) hebben het programma Cello ontwikkeld waarmee DNA zou zijn te programmeren, een beetje alsof je computerprogramma’s schrijft. “We hebben voor dezelfde aanpak gekozen als bij het ontwerpen van de chip”, zegt MIT-onderzoeker Chris Voigt. “Elke stap in het proces is hetzelfde, maar in plaats van met silicium werk je met DNA.” Lees verder

Codering van eiwitten minder strikt dan gedacht

De codoncirkel

De codoncirkel, te lezen van binnen naar buiten. Aan de rand is te zie voor welk aminozuur het codon codeert. Er zijn drie stopcodons (zwarte stippen) die bij micro-organismen wel kunnen coderen voor een afwijkend aminozuur

Eiwitten bestaan uit een aaneenschakeling van (maximaal) twintig verschillende eiwitten. Elk aminozuur wordt gecodeerd door een zogeheten codon, een trits DNA-‘letters’). Dat geeft 64 combinatiemogelijkheden, dus zijn er meer codons voor hetzelfde aminozuur plus nog wat stopcodons, die aangeven dat het aflezen van het boodschapper-RNA in het ribosoom moeten worden gestopt. Sommige van die stopcodons coderen bij micro-organismen echter voor het aminozuur selenocysteïne, niet een van de twintig, vonden onderzoekers in Amerika. Het systeem is flexibeler dan gedacht en wie weet wat de natuur nog meer in petto heeft? Lees verder

De nieuwe beestjes JCVI-syn3.0 van Craig Venter

De 'nieuwe' JCVI-syn3.0-bacterie

De ‘nieuwe’ JCVI-syn3.0-bacterie

Onderzoekers zijn al heel lang bezig het minimale genoom te achterhalen. Welk DNA-molecuul bevat net genoeg genen om leven mogelijk te maken. Het J. Craig Venter-instituut slaagde er in 2010 in het genoom van de bacterie Mycoplasma mycoides na te bouwen, maar nu zijn onderzoekers van hetzelfde instituut er in geslaagd een bacterie ’te bouwen’, JCVI-syn3.0 gedoopt, met een zelf ontworpen, minimaal genoom met maar 473 genen (de mens heeft er zo’n 20 000). Het is, zo lijkt het, het eerste kunstmatige genoom, even voorbijgaand aan al die genetisch gemanipuleerde, vooral, micro-organismen die de afgelopen jaren in het lab en bij bedrijven zijn ‘ontwikkeld’. Vooralsnog zit dat nieuwe genoom nog in een van een ander organisme geleende cel. Lees verder

Kunstmatig eiwit redt stervende cellen

Kunstmatige eiwitten

Een aantal synthetische eiwitten in schema. De letters staan voor de aminozuren (afb: PlosOne)

Cellen die het natuurlijke SerB-gen niet hebben blijken te gaan groeien met behulp van een kunstmatig eiwit SynSerB. Dat kunstmatige eiwit neemt niet de taak van het ontbrekende eiwit over, maar stimuleert een ander eiwit dat te doen. Het leven op moleculair niveau lijkt steeds maakbaarder te worden. We hebben hierbij overigens over E. coli-bacteriën, die vaker optreden in genetische proefnemingen.
Lees verder

CRISPR repareert Duchenne (bij muizen)

Structuur van het eiwit dystrofine

Het ‘plakeiwit’ dystrofine (afb: Wiki Commons)

Onderzoekers van de Duke-universiteit (VS) zouden met behulp van CRISPR/Cas9-techniek met succes het genoom van een volwassen muis hebben bewerkt die was opgezadeld met de spierziekte van Duchenne. Ze verwijderden in het genoom van de spiercellen het gemuteerde exon 23 uit het dystrofine-gen. Als het waar is, dan zou dat voor het eerst zijn dat die behandeling met succes is toegepast op een volwassen zoogdier(tje).  Lees verder