Onderzoekers zijn erin geslaagd levende cellen uit dode bacteriën te creëren door een volledig synthetisch genoom te transplanteren, een doorbraak die de vooruitgang in de synthetische biologie zou kunnen versnellen. Deze prestatie demonstreert een krachtige nieuwe methode waarmee organismen specifieke taken kunnen uitvoeren, variërend van duurzame brandstofproductie tot farmaceutische productie.
Het probleem met synthetisch leven
Synthetische biologie heeft tot doel biologische systemen met nieuwe functies te ontwerpen en te bouwen. In 2010 creëerden wetenschappers de eerste synthetische cel door een gesynthetiseerd genoom in een levende bacterie te plaatsen. Het bleek echter moeilijk om te verifiëren of de cel werkelijk uitsluitend onder de controle van het synthetische genoom functioneerde; bacteriën absorberen gemakkelijk extern DNA, waardoor de grens tussen natuurlijke en kunstmatige eigenschappen vervaagt. Dit wordt horizontale genoverdracht genoemd en bemoeilijkt het proces.
Een nieuwe aanpak: eerst doden en dan opnieuw opbouwen
Om dit probleem te omzeilen, namen onderzoekers van het J. Craig Venter Institute (JCVI) een drastische stap: ze doodden eerst de gastheerbacterie. Met behulp van mitomycine C, een chemotherapiemedicijn dat DNA vernietigt, zorgden ze ervoor dat Mycoplasma capricolum -cellen zich niet meer konden voortplanten, waardoor ze feitelijk ‘functioneel dood’ werden. Het team transplanteerde vervolgens een synthetisch genoom van Mycoplasma mycoides in deze levenloze cellen. Het resultaat? Sommige cellen herleefden, groeiden en verdeelden zich, wat bevestigde dat ze nu volledig werden bestuurd door het synthetische DNA.
Wat betekent dit?
Deze ‘zombiecellen’ vertegenwoordigen de eerste levende organismen die zijn opgebouwd uit niet-levende componenten. John Glass van JCVI legt uit: “We nemen een cel zonder genoom en deze is functioneel dood. Maar door een nieuw genoom toe te voegen, wordt die cel weer tot leven gewekt.” De implicaties reiken verder dan een technisch hoogstandje; deze methode daagt ons begrip van de grens tussen leven en niet-leven uit. Kate Adamala van de Universiteit van Minnesota merkt op dat traditionele kenmerken van het leven – metabolisme en replicatie – in deze cellen tot een minimum worden beperkt, wat vragen oproept over wat ‘leven’ werkelijk definieert.
De toekomst van synthetische organismen
De techniek is momenteel beperkt tot Mycoplasma -bacteriën, maar onderzoekers geloven dat het een proof of concept is dat toepasbaar is op complexere organismen, waaronder gist en E. coli. Dit zou een snellere ontwikkeling mogelijk kunnen maken van ‘mini-chemische fabrieken’ die zijn ontworpen om medicijnen te produceren of milieuverontreinigende stoffen te saneren. Het vermogen om op betrouwbare wijze grote synthetische DNA-ladingen te leveren overwint een groot knelpunt in het veld.
Hoewel er zorgen bestaan over de bioveiligheid (de gebruikte Mycoplasma -soorten zijn ziekteverwekkers bij geiten en runderen), benadrukken onderzoekers dat bestaande laboratoriumprotocollen het risico op accidentele introductie minimaliseren. Het werk vertegenwoordigt een fundamentele vooruitgang en suggereert dat de biologie opereert langs een flexibelere lijn tussen leven en dood dan eerder werd aangenomen.
Het creëren van ‘zombiecellen’ is niet alleen een wetenschappelijke curiositeit; het is een stap in de richting van een meer voorspelbaar en controleerbaar synthetisch leven en een kijkje in het potentieel van gemanipuleerde organismen om problemen in de echte wereld op te lossen.
