Categorie archieven: Micro-organismen

Paleontoloog zegt te weten hoe leven ontstond

Geplaatst op door
Beantwoorden
Vroege aarde

Meteorietenregen op vroege aarde (afb.: techn.univ. van Texas)

Leven is één groot raadsel. Niemand kan een sluitende definitie geven van wat leven is en er zijn talloze speculaties over hoe het hier op aarde is ontstaan, maar niemand weet hoe het precies is gebeurd. Nu is er weer een eigenwijze paleontoloog van Indiase afkomst die doceert aan de technische universiteit van Texas die weet hoe leven ontstond. Sankar Chatterjee, zo heet die paleontoloog, heeft waarschijnlijk de zoveelste onbewezen versie, maar dat houdt het debat levendig. Hij doet zijn verhaal op een geologische bijeenkomst in Denver op 30 oktober. Lees verder →

Nieuw genoom ‘geschreven’ voor E. coli

Geplaatst op door
Beantwoorden
Eiwitproductie

Via boodschapper-RNA worden stukjes DNA in het ribosoom omgezet in eiwitten (afb.: vib.be)

Het is al weer een paar jaar geleden (2010) dat Hamilton Smith en zijn mede-werkers van het Venter-instituut het erfgoed (DNA) van een bacterie (Mycoplas-ma mycoides) hebben ‘nagebouwd’, met wat eigen grapjes er in (stukjes tekst uit het boek Ulysses van James Joyce). Nu schijnen onderzoekers er bij de universiteiten van Harvard en Yale (VS) in geslaagd te zijn het genoom van een bacterie (een E. coli) helemaal te herschrijven, waardoor die ongevoelig is geworden voor virussen. “Dit is de eerste keer dat de genetische code fundamenteel is veranderd”, stelt onderzoeker Farren Isaacs, moleculair bioloog bij Yale. “Door een organisme met een nieuwe genetische code te maken hebben we de mogelijkheden biologische functies aan te passen aanzienlijk uitgebreid.” Het lijkt op het begin van een tijdperk.
Lees verder →

E. coli ingezet in strijd tegen antibioticaresistentie

Geplaatst op door
Beantwoorden

Vooral in de VS maken ze zich grote zorgen over de steeds wijder verbreide resistentie van allerlei bacteriën voor antibiotica, die, hoogstwaarschijnlijk, is veroorzaakt door een al te ruimhartig gebruik. Dus moet je naar andere wegen zoeken om te voorkomen dat mensen aan de eerste beste longontsteking overlijden. Onderzoekers van de universiteit van Singapore hebben, bij het oplossen van dat probleem, met succes de hulp ingeroepen van E. coli-bacteriën, zij het een tikje aangepast. Overigens zochten de onderzoekers vooral naar een oplossing voor de bestrijding van bacteriën die zich ‘afschermen’ door een biofilm, maar ook de zorgen om de toenemende resistentie speelden een rol bij de onderzoeksopzet.

De antibacteriële E. coli's

Een schema van de werking uit het blad  ACS Synthetic Biology

Lees verder →

Zeldzame ‘woorden’ in genen poken eiwitproductie op

Geplaatst op door
Beantwoorden
Zeldzame codons

Genen met meer zeldzame ‘woorden’ (=codons) in het begin, produceren meer eiwit (groen) dan zonder (rood) (foto: Harvard-universiteit)

Het klinkt simpel: je knutselt wat aan de genen van een bacterie en húp het beestje maakt, om maar wat te noemen, dieselolie. Elk jaar zijn er heel wat dit soort ‘doorbraken’ te melden (ik blijf zelf niet achter). Zo simpel als het klinkt is het meestal niet (dat geldt eigenlijk voor bijna alles in de wetenschap). Dat dieselproducerende beestje is er wel, maar produceert dat slechts in mondjesmaat. De diesel die we verstoken komt nog steeds van aardolie of, soms, van energiegewassen. Onderzoekers van het Wyss-instituut van de Harvard-universiteit denken te weten waaraan het ligt: aan het vouwen van het boodschapper-RNA. Zogeheten zeldzame codons, stukjes DNA, blijken het vouwen te vertragen en poken daardoor de eiwitproductie op.  “Dit onderzoek helpt ons bacteriën genetisch beter te modificeren en zo het rendement van bacteriële omzetting te vergroten.”, stelt Don Ingber, oprichter en directeur van het Wyss-instituut.

Lees verder →

Maagbacterie maakt afweer onklaar

Geplaatst op door
1

De bacterie Helicobacter pylori is thuis in de vrij barre omstandigheden van de menselijke maag en kan maag- en darmkanker veroorzaken. Dat de bacterie in de maag toch overleeft komt doordat het organisme het menselijk afweersysteem weet uit te schakelen. Het menselijk lichaam produceert een eiwit in de maagwand, aangeduid met hβD1, dat een bacteriedodende werking heeft. Onderzoekers van de universiteit van Nottingham in Engeland onderzochten de maaginhoud van 54 maaglijders. Het bleek dat zij een lage productie van dit anti-microbiële eiwit hadden. De schadelijkste stammen H. pylori-bacteriën bleken een ’tegengif’ te maken, cagT4SS, dat wordt ingespoten in de cellen van de maagwand. Dat ’tegengif’ onderdrukt de productie van hβD1. Hierdoor wordt ook het ontstekingsmechanisme bevorderd, waardoor de bacteriën overleven en tientallen jaren voor schade aan het maagweefsel veroorzaken.

H. pylori-bacteriën

De H. pylori op de maagwand.

Eerder werd aangenomen dat de chronische ontsteking van de maagwand de oorzaak was van maag. Geschat wordt dat de helft van de wereldbevolking is besmet met deze bacterie. De meeste mensen hebben daar geen last van, maar zo’n 1 tot 2% krijgt uiteindelijk maagkanker. Omdat de diagnose vaak laat wordt gesteld, is de overlevingskans bij maagkanker nog steeds laag. Onderzoekster Kathie Cook hoopt met de resultaten van het huidige onderzoek een methode te ontwikkelen voor vroegtijdige diagnose en, daarmee, een betere kans op genezing.

Bron: Eurekalert

De ideale genreparator ontdekt (?)

Geplaatst op door
Beantwoorden

Ik vrees dat het nog wel een tijdje zo zal gaan: onderzoeksgroepen die beweren dat ze hét middel of dé methode hebben gevonden. Nu zeggen twee Chinese Amerikanen, Zhonggang Hou van het Amerikaanse Morgridge-instituut en Yang Zhang van de Noordwest-universiteit in het blad van de Amerikaanse academie van wetenschappen (PNAS) dat ze een nieuwe techniek hebben ontwikkeld die veel simpeler dan bestaande technieken ‘foute’ genen zou kunnen repareren. “Hiermee is het mogelijk elk gendefect te herstellen, ook die welke verantwoordelijk zijn voor borstkanker, de ziekte van Parkinson en andere ziekten”, zegt Hou. “Doordat die techniek kan worden toegepast op menselijke pluripotente stamcellen opent die de mogelijkheid voor serieuze therapeuthische toepassingen.”
De onderzoekers maken voor hun ‘genreparator’ gebruik van de bacterie Neisseria meningitidis (veroorzaakt hersenvliesontsteking) als bron voor het eiwit Cas9, dat gebruikt wordt om de defecte genen weg te knippen. Zhang: “We zijn er in geslaagd dit eiwit te sturen met verschillende typen kleine RNA-moleculen, waardoor we in staat zijn heel nauwkeurig genen te verwijderen, te verplaatsen of te repareren. Dat is een stap vooruit in vergelijking met de bestaande technieken als de zinkvingernucleases en TALENs.” Deze technieken maken gebruik van synthetisch gemaakte knipeiwitten. Volgens Hou is het mogelijk met de nieuwe techniek in een paar dagen RNA te synthetiseren, waar dat in de ‘oude’ methoden weken tot maanden zou duren. Volgens James Thompson van het Morgridge-instituut, een van de co-auteurs, maakt deze techniek het mogelijk het hele brede scala aan mogelijkheden van de polypotente stamcel te benutten voor therapeutische doeleinden, maar ook voor het testen van geneesnmiddelen of voor biomedisch onderzoek. De methode zou ook veilig zijn. Andere reparatiemethden zouden nog wel eens last hebben van misknippen (het doorknippen van het DNA-molecuul op een verkeerde plaats). Dat zou bij de deze methode niet het geval zijn. De onderzoekers spreken zelfs van een routinematige labtechniek. Of dat werkelijk werkelijk zo is, zal nog moeten blijken. De praktijk is vaak een harde leermeester.

Bron: EureAlert

Zoektocht minimaal genoom zinloos (?)

Geplaatst op door
Beantwoorden

Wolluis leeft in symbiose met twee bacteriën
In de wolluis leeft een bacterie met het, tot nu toe bekend, kleinste genoom: 120 genen

Al lang zoeken synthetisch biologen naar organismen met een minimum aantal genen en naar nog minder: hoeveel genen zijn er nodig om een organisme in leven te houden? Recente studie van John McCutcheon van de universiteit van Minnesota naar het erfgoed van twee bacteriën die in symbiose leven met een insect (de wolluis) lijken te wijzen in de richting dat het zoeken naar hét minimale genoom zinloos is.

Lang is de bacterie Mycoplasma genetalium met zijn 475 genen (een mens heeft 20 000 voor eiwitten coderende genen en de bekende E. coli-bacterie heeft er zo’n 4100). De bij bacteriën genen te strippen die niet absoluut noodzakelijk zijn voor het voorbestaan van het organisme, bleek dat E. coli’s iets meer dan 300 ‘noodzakelijke’ genen hebben. Stripprocedures bij andere bacteriën uitgevoerd kwamen tot andere getallen, maar ook andere genen. Er was ruim 10 jaar geleden al een bacterie ontdekt die in symbiose leeft met een insect (een wolluis) die leeft van het sap van planten, met een nog kleiner genoom. De bacterie zet dat plantensap om in voor het insect bruikbare vormen als aminozuren en vitamines. Die bacterie, Tremblaya princeps, heeft maar 120 genen. In die bacterie bleek nog eens een andere bacterie te huizen, Moranella endobia, die weer 406 eiwitcoderende genen had. Die Tremblaya-bacterie kan niet zonder zijn gast, net zo min als de wolluis kan zonder zijn Tremblaya.

John McCutcheon van de universiteit van Montana is het erfgoed van beide bacteriën gaan analyseren, om erachter te komen wat die bacteriën aan elkaar hebben. Ze blijken het chemische werk voor het tot stand komen van aminozuren te verdelen, die vervolgens worden samengesteld tot eiwitten. Volgens McCutcheon is het insect in een lang verleden eens besmet geraakt met de Tremblaya. De bacterie hielp het insect bij de stofwisseling, terwijl ie zelf van voedsel én bescherming werd voorzien. Daardoor zou de bacterie de meeste genen zijn kwijtgeraakt. Toen de bacterie op zijn beurt werd ‘besmet’ door de Moranella raakte hij nog meer genen kwijt en kwam uit op die magere 120. Deze twee bacteriën zijn de enige die in de wolluis leven, maar de McCutcheon en zijn medewerkers troffen in het erfgoed van het insect genen aan die van oude bacteriële ‘gasten’ afkomstig moesten zijn. Dat betekent dat het insect genen van die bacteriën heeft ‘overgenomen’. Het zou zijn gebleken dat wel zes verschillende bacteriën erfgoed aan de wolluis hebben ‘afgestaan’. Deze studie zou aantonen dat de zoektocht naar hét minimale genoom zinloos is. De Tremblaya heeft een ‘minimaal genoom’ maar kan niet zonder zijn gastheer en mede-symbiont. Leven is geen geïsoleerd verschijnsel. Leven is afhankelijkheid en de levensvormen met, tot nu toe, het kleinste genoom kan alleen maar bestaan bij de gratie van andere (genomen).

Bron: New York Times

Succesvolle genmanipulator onder verdenking

Geplaatst op door
Beantwoorden

RNG-techniek onder verdenking
Synthetische biologie staat (en valt) met de vaardigheid het erfgoed te manipuleren (oneerbiedig gezegd: het knippen en plakken van genen). Synthetische eiwitten, zogeheten CRISPR Cas RGN’s, leken daarbij perfect gereedschap. Je kon, bij wijze van spreken, naar believen stukjes DNA op een bepaalde plek in het genoom plakken of het er uit verwijderen. Een truc die bacteriën gebruiken om virussen en andere ziekteverwekkers onschadelijk te maken.
Dat mooie gereedschap blijkt toch zijn kwalijke kantjes te hebben, zo blijkt uit onderzoek van een groep aan het algemeen ziekenhuis in Massachusetts. De plak-en-knip-eiwitten plakten niet alleen stukjes DNA op de beoogde plaatsen, maar ook elders. Dat betekent niet meteen dat dit mooie gereedschap in de vuilnisbak kan worden gegooid. “We zullen”, zei J. Keith Joung van het ziekenhuis, ” de methode moeten verfijnen.”
Het gereedschap bestaat uit een combinatie van instrumenten. Het enzym Cas9, de schaar, is gekoppeld aan een kort stukje RNA dat past op het beoogde stukje DNA. Zoals gezegd is de gentechniek ‘geleend’ van bacteriën. Die kopiëren stukjes genetische codes van virussen of andere indringers en plakken dat in hun eigen DNA. Als dezelfde indringer zich later weer meldt, wordt diens DNA, met behulp van Cas9 in combinatie met het in eigen DNA geplakte stukje genetische code, effectief onschadelijk gemaakt.
Sinds een jaar passen onderzoekers die methode nu toe op het erfgoed van fruitvliegjes, zebravissen, muizen en menselijke cellen. Deze techniek zou een stuk effectiever zijn dan andere technieken die worden gebruikt voor het veranderen van het erfgoed als zinkvingernucleases (ZFN’s) of transcriptie-activatorachtige effectornucleases (TALEN’s). RGN’s kunnen zo worden ‘geprogrammeerd’, dat ze op diverse plaatsen nieuwe stukjes DNA kunnen plakken.
Het ging volgens de onderzoekers niet alleen mis bij stukjes DNA die maar een paar nucleotiden verschillen van het beoogde stukje (dat zou je een ‘vergissing’ kunnen noemen), maar ook bij stukjes DNA die tot wel vijf nucleotiden verschilden van het stukje DNA dat in het genoom geplakt moest worden. Dat misplakken is niet waargenomen bij de andere genmanipulatietechnieken. Joung heeft er alle vertrouwen in dat de problemen met de RGN-techniek kunnen worden opgelost, zodat die ook kan worden gebruikt voor therapeutische doeleinden bij mensen.

Bron: Science Daily (plaatje addgene)

Gouden EMBO-medaille voor Thijn Brummelkamp

Geplaatst op door
Beantwoorden

Thijn Brummelkamp, onderzoeker aan het Nederlands Kankerinstituut, waar hij sedert 2011 werkzaam is, heeft vandaag de gouden medaille gekregen van de Europese organisatie voor moleculair biologisch onderzoek (EMBO) voor zijn onderzoek naar genen die betrokken zijn bij ziekten.
Brummelkamp ontwikkelde in 2002 een goedkope methode om, met behulp van RNA-interferentie, grote aantallen genen permanent te inactiveren. Hij ontwikkelde daartoe een korte haardspeldachtige RNA-vector (pSUPER), die de vorming van kleine RNAi-moleculen (de i is van interferentie) in zoogdiercellen stuurt. De methode wordt tegenwoordig in veel laboratoria toegepast en geeft onderzoekers de mogelijkheid gedetailleerde informatie te krijgen over de functie en rol van bepaalde genen in ziekten zoals kanker.
Gouden EMBO-medaille voor Thijn Brummelkamp Brummelkamp en zijn medewerkers onderzoeken ook hoe virussen en bacteriën zich een weg banen in cellen, waarbij ze er achter proberen te komen welke eiwitten verantwoordelijk zijn voor het ‘binnenlaten’ van de ziekteverwekkers in de cel. Uit dit onderzoek kwam, onder meer, naar voren dat het beruchte Ebola-virus daarbij gebruik maakt van een eiwit dat dienst doet als ‘vrachtwagen’ voor cholesterol. Met dit onderzoek is het mogelijk bepaalde bacteriële en virale infecties beter (want gerichter) te bestrijden.
Alom wordt de prijswinnaar lof toegezwaaid. “Van hem verwacht ik dat hij ook de komende jaren belangrijke ontdekkingen doet in de moleculaire biologie”, stelde Piet Borst van het NKI, tevens EMBO-lid, in zijn aanbevelingsbrief. In 2005 was Brummelkamp door het blad Technology Review van het befaamde Amerikaanse onderzoeksinstituut MIT uitverkoren tot topinnovator. Al eerder waren hem andere onderzoeksprijzen ten deel gevallen. De gouden medaille zal, met het prijzengeld van € 10 000, aan hem worden overhandigd op 22 september op een EMBO-bijeenkomst in Amsterdam.

Bron: EMBO

Mens gaat ten onder aan eigen technologie (?)

Geplaatst op door
Beantwoorden

Mensen denken niet erg na over het verdwijnen van de soort (mens dus). Er verschijnen meer artikelen, bij wijze van spreken, over het kweken van lobelia’s dan over het verdwijnen van de mensheid, terwijl we weten dat de Homo Sapiens slechts sedert een, geologisch gesproken, korte wijle op deze aardbol vertoeft. In Oxford is een heus instituut dat zich bezighoudt met de Toekomst van de Mensheid waar ze uiteraard over dit soort zaken nadenken. Nick Bostrom, directeur van het instituut en van Zweedse origine, kleurt de situatie wat heftig in, zo valt bij de BBC te lezen. “Als we er naast zitten, dan kan dit de laatste eeuw van de mensheid zijn.” In de rest van het artikel preluderen diverse sprekers op het mogelijke, nadere einde van de mensheid, maar maken op geen enkele wijze duidelijk hoe dat er dan zou kunnen uitzien. Opgevroten door zelf gecreëerde bacteriën? Aangevallen door hoogintelligente robots? Vermoord door dolgedraaide beursprogramma’s?
De mensheid zal niet zo gauw sterven door pandemieën of natuurrampen, denken ze in Oxford. Ook kernoorlogen, hoe verschrikkelijk ook, zullen niet het einde van de mens als soort betekenen, denkt Bostrom, maar we hebben nu technologische mogelijkheden die een bedreiging vormen voor het voortbestaan van de mensheid zoals niet eerder voorgekomen.
Die vooruitgang heeft ons het stuur uit handen geslagen, vindt de Zweed. Hij heeft het dan over ontwikkelingen op gebieden als nanotechnologie, synthetische biologie en kunstmatige intelligentie. Synbiologie belooft vooruitgang op medisch terrein, maar wat de risico’s zijn bij het ‘oprekken’ van het leven, valt niet te voorzien. Dat geldt ook, mutatis mutandis, voor nanotechnologie en kunstmatige intelligentie, denkt Bostrom.
Seán O’Heigeartaigh, een geneticus bij het instituut, trekt een vergelijking met de programma’s die in aandelenbeurzen worden gebruikt. Die kunnen directe en verwoestende gevolgen hebben voor de echte economie en echte mensen. Het kan allemaal gebeuren met de beste bedoelingen. “Het is niet waarschijnlijk dat iemand met opzet iets schadelijks maakt, maar er is altijd een risico dat iets in een andere omgeving wel schadelijk wordt. We ontwikkelen zaken die goed fout kunnen gaan. Met zulke krachtige technologie moeten we goed beseffen wat we weten, maar vooral wat we niet weten.” Hij heeft dus wel vertrouwen in de mensheid. Of dat terecht is is nog maar de vraag. De Ier zegt geen paniek te willen zaaien, maar te willen wijzen op de risico’s van wat we doen.
Het wordt allemaal nog ingewikkelder en onoverzichtelijker als we kijken naar ontwikkelingen op het snijvlak van die drie genoemde technologieën: wat als nanotechnologie, synbiologie en kunstmatige intelligentie bij elkaar komen? Daniel Dewey, vroeger werkzaam bij Google, stelt dat de explosie van (kunstmatige) intelligentie, de computers steeds minder voorspelbaar en minder beheersbaar heeft gemaakt. “Met die technologieën kunnen kettingreacties ontstaan, waarbij je uitgaande van heel weinig bronnen iedereen op de wereld kunt treffen.”
Ook de universiteit van Cambridge wil men een studie opzetten naar toekomst van de mensheid. Engelands Koninklijke Sterrenkundige Martin Rees, een eretitel, steunt de plannen meer onderzoek te doen en daartoe een apart instituut op te richten. “Mensen maken zich druk om individuele risico’s, maar hebben moeite grote gevaren te herkennen.” Rees gaat in het BBC-verhaal vooral in op de gevaren van synbiologie. “De ontwikkeling van nieuwe organismen voor landbouw en geneesmiddelen kunnen onverwachte bijeffecten hebben. Onze wereld is meer verbonden dan ooit. Nieuws en geruchten verspreiden zich razendsnel. Daarom zullen de gevolgen van een fout of van terreur groter zijn dan in het verleden.”
Voor Bostrom zit het probleem in het gat tussen wat we kunnen en wat we begrijpen. “Wij hebben het verantwoordelijkheidsgevoel van een kind, terwijl we technologisch de mogelijkheden van volwassenen hebben.” Met andere woorden: we zien het gevaar niet. We staan voor grote veranderingen. Dat kan volgens Bostrom eindigen in een katastrofe of een grotere greep op de biologie dan we nu hebben.

Bron: BBC