DOOR NINA WUBBEN - Beeld: NIST, Emily Grace - 10-04-2021 - Microbiologie
Voorstelling van de moleculaire puzzel die het mogelijk maakte een kunstmatige cel te laten delen. Beeld: NIST, Copyright Emily Grace
Wetenschappers hebben een nieuwe stap gezet in de ontwikkeling van een synthetische cel. Door de toevoeging van zeven nieuwe genen deelt de cel zich nu normaal.
Vijf jaar geleden ontwikkelden wetenschappers een synthetisch eencellig organisme met maar 473 genen, op dat moment het meest simpele bekende organisme. Toen de synthetische cel zich begon te delen leverde dat echter cellen op die verschilden van grootte en vorm. Een groep Amerikaanse onderzoekers zag een uitgelezen kans tot verbetering en zetten zich in om te ontdekken welke celvormstabiliserende genen de geminimaliseerde cel nog miste. Ze publiceerden hun resultaten 29 maart in Cell. ‘Omdat wij ons bezighouden met meetwetenschap, vonden we dit de perfecte mogelijkheid om bij te dragen aan het begrip van genetisch geminimaliseerde cellen’, aldus biotechnoloog en laatste auteur Elizabeth Strychalski van het National Institute of Standards and Technology in Gaithersburg, Maryland. De ontdekking van de benodigde genen volgde uit een jarenlang proces van trial-and-error. Telkens als er een nieuwe cellijnvariant met toegevoegde genen was ontwikkeld, moest deze onder de microscoop worden bestudeerd. Het feit dat dit werd gedaan met levende cellen was een uitdaging: de minuscule minimale cellen zijn kwetsbaar. De onderzoekers ontwikkelden daarom een nieuwe chemostaat, een soort aquarium waar de cellen levend konden worden gehouden tijdens bestudering.
NEGENTIEN
De uiteindelijk winnende cellijnvariant had negentien genen meer dan de iets te minimalistische cel van vijf jaar geleden. Het aantal genen is nog steeds ontzettend klein in vergelijking met een menselijke cel, die ongeveer dertigduizend genen heeft. Zeven van deze genen waren betrokken bij een normale celdeling. Strychalski: ‘Het verraste me wel dat we zelfs na de identificatie van de zeven genen nodig voor een goede celvorm en -grootte, ons begrip van de drijvende moleculaire mechanismen achter celdeling nog steeds lacunes heeft.’
Deze odyssee naar de perfect werkende, meest simpele synthetische cel moet uiteindelijk gaan leiden tot allerlei toepassingen in de geneeskunde en industrie. De cellen zouden in de toekomst kunnen worden ingezet om als fabriekjes stoffen te produceren en ziektes in het lichaam te diagnosticeren en behandelen. Voordat dat punt is bereikt streven de onderzoekers eerst naar een ander doel: het identificeren van de functie van ieder gen in de cel en het begrijpen van de benodigdheden voor minimaal cellulair leven. Daar ligt nog werk. Van de zeven toegevoegde genen is maar van twee de functie bekend. De onderzoekers hypothetiseren dat de genen te maken hebben met het celmembraanophoping, waarmee ze bijdragen aan gezonde celdeling.
Het aantal genen is nog steeds ontzettend klein in vergelijking met een menselijke cel
Zie ook: 'Scientists Create Simple Synthetic Cell That Grows and Divides Normally' (NIST website, 29 maart 2021)