Het enkelstrengs DNA in M13 vormt in de ontvangercel vanzelf een afleesbaar plasmide.

De nieuwste virale code infecteert via een ‘biologisch internet’ geen computers, maar bacteriepopulaties. Zoiets beweren althans Stanford-onderzoekers Monica Ortiz en Drew Endy in een open-accesspublicatie in het Journal of Biological Engineering.

Hun bio-internet, afgekort Bi-Fi (wat verwijst naar Wi-Fi; de worstjes zijn in de VS niet te koop!) is gebaseerd op een reeds lang bekend biologisch virus genaamd M13. Deze bacteriofaag infecteert eencelligen en zet die aan om nieuwe M13-kopieën te maken, die weer andere cellen kunnen infecteren. Anders dan bij andere fagen, gaat de gastheercel hier niet aan dood. Alleen zijn groei wordt een beetje vertraagd.

Het eigen DNA van M13 bestaat grotendeels uit instructies voor het maken van een eiwitmantel, waarin kopieën van dat M13-DNA kunnen worden verpakt om op reis te gaan naar de volgende cel. Die verpakte kopieën zijn langwerpig van vorm en bevatten een enkele DNA-streng. Zodra ze veilig in een volgende cel zijn aangekomen, laten ze die nieuwe gastheer een complementaire streng aanmaken.

Het mooie is nu dat dit verpakkingsmechanisme geheel op de automatische piloot werkt, waarbij het niet uitmaakt of de DNA-streng wat langer is dan normaal. Je kunt er dus een extra fragment aan vastmaken, met een genetische code die niet de faag maar jou goed uitkomt. Uit de literatuur blijkt dat het met 40.000 toegevoegde basenparen nog goed moet kunnen gaan, ruim voldoende om een paar genen in te bergen.

In een cel die door de verlengde faag wordt geïnfecteerd, komt ál dat DNA tot expressie. Het originele M13-deel laat de gastheer gewoon weer eiwitten aanmaken om nieuwe M13-kopieën in te verpakken.Wat de rest doet, heb je zelf in de hand.

In feite ben je dus de fagen aan het gebruiken als een soort genetisch communicatiekanaal waarbij, zoals Ortiz en Endy het formuleren, de boodschap is losgekoppeld van de drager.

In de praktijk introduceren ze het verlengde DNA in de zendercel in de vorm van een ‘phagemid’, dat is een hybride van M13-DNA en een plasmide. Zo’n phagemid heeft 2 strengen met op elke streng 2 verschillende startpunten, een voor de plasmidefuncties en een voor de M13-functies. Om de M13-productie vooruit te helpen kun je nog een ‘hulpfaag’ toevoegen die voor extra M13-eiwitproductie zorgt.

De onderzoekers hebben al laten zien dat je met de verrijkte fagen inderdaad een groep ontvangercellen kunt infecteren, die dan dankzij het extra DNA bijvoorbeeld groen licht gaan geven. Zo zou je in principe de ontvangende kolonie op afstand kunnen besturen. Het is al gelukt om het signaal, dankzij chemotaxis, door 7 cm voedingsmedium te laten dringen.

Meer dan een proof of principle is het voorlopig niet. Maar als het net zo hard gaat als indertijd met het elektronische internet, kunnen de praktische toepassingen nooit lang op zich laten wachten.

bron: Stanford

Onderwerpen