Synthetisch versnelde evolutie helpt industriële biotech vooruit

In de VS is een truc bedacht om de optimalisatie van biotechnologische productieprocessen spectaculair te versnellen. Dankzij ‘multiplex automated genome engineering’ (MAGE) kun je binnen 3 dagen een bacteriestam in handen hebben die vijf keer beter zijn best doet, zo claimen George Church en collega’s (Harvard Medical School) op de website van Nature.

MAGE is een manier om het natuurlijke evolutieproces een handje te helpen. Je zoekt alle genen op waarvan je weet dat ze bij de aanmaak van het gewenste product een rol spelen. Die DNA-sequenties knip je op in kleine stukjes die je (op de tekentafel) allemaal afzonderlijk een beetje modificeert. De resulterende blauwdrukken laat je bij een commercieel bedrijf synthetisch vermenigvuldigen, en die duizenden verschillende synthetische fragmenten ‘voer’ je weer aan je bacteriën.

De natuurlijke neiging van bacteriën om genetisch materiaal uit te wisselen met hun omgeving, doet de rest. Binnen een paar dagen heb je miljarden genetische varianten van dezelfde bacterie in handen. Je zoekt er de exemplaren uit die het beste aan je behoeftes voldoen, en die laat je meedoen aan een volgend rondje MAGE.

De hele procedure laat zich nog vergaand automatiseren ook.

De onderzoekers hebben het gedemonstreerd met een E. coli-stam, die vooraf genetisch was gemodificeerd om de productie van de antioxidant lycopeen op te voeren. Bij die metabole route zijn volgens Church in totaal 24 genen direct betrokken. Door die alle 24 tegelijk te modificeren ontstond binnen 3 dagen een stam die vijf keer zo veel lycopeen produceerde als de bacteriën waarmee de onderzoekers waren begonnen.

Met de huidige methodes, waarbij je telkens één gen tegelijk modificeert, kost zoiets maanden of jaren. Te meer daar je nooit van tevoren weet hoe verschillende modificaties elkáár zullen beïnvloeden. Bij MAGE is die vraag niet interessan: je ziet vanzelf welke combinatie het beste resultaat oplevert.

bron: Harvard Medical School