Artikelen

De ontdekking van het knippen, plakken en kopiëren van DNA markeerde het begin van een revolutie in de moleculaire biologie. Het werd nu mogelijk om genen en eiwitten in detail te bestuderen. Recombinant-DNA technieken zijn onmisbaar als je synthetische biologie wilt bedrijven.

Al vele jaren wordt er gesproken van ‘genetische modificatie’, maar pas sinds de opkomst van de synthetische biologie mag je met recht zeggen dat er serieus wordt gemodificeerd in de genetica. Welke sprongen in kennis hebben dit mogelijk gemaakt? Een technisch en historisch overzicht.

Voor we kunnen ingaan op de rol van synthetische biologie in de industriële biotechnologie, is het nodig om nog even te kijken naar de stofwisseling van micro-organismen en de rol van DNA in dit proces.

Micro-organismen spelen een cruciale rol in onze gezondheid, vaker positief dan negatief. Een goede darmflora is bijvoorbeeld essentieel voor de vertering van voedsel en voor de algehele gezondheid. Vooral de dikke darm zit vol met verschillende bacteriën; tot wel duizend soorten.

Begrijpen hoe een cel zélf genen vertaalt in eiwitten is één ding, maar de moderne moleculaire biologie en synthetische biologie zouden niet mogelijk zijn geweest zonder de mogelijkheid om genen ook te manipuleren.

Niet eerder werden levensstijl en welvaart van de mensheid zo eenzijdig bepaald door één enkele grondstof. Plastics, geneesmiddelen, de brandstoffen van de auto’s waarin we rijden en het asfalt waarop ze rijden: ze zijn allemaal gemaakt uit olie. Het is bepaald niet vanzelfsprekend dat deze levensstijl ook voor toekomstige generaties haalbaar is. Aardolie is, op een menselijke tijdschaal, een eindige grondstof.

Potentiële risico’s hebben een belangrijke rol gespeeld in het opkomende debat over synthetische biologie. Nieuwe technologieën raken ook vaak aan ethische kwesties. Ontwikkelingen in de biotechnologie hebben regelmatig tot verhitte ethische discussies geleid, bijvoorbeeld omdat er morele grenzen in het geding waren die volgens sommigen niet overschreden mogen worden.

Recombinant-DNA technologie kan de activiteit van genen binnen een micro-organisme veranderen of genen overgedragen van het ene naar het andere organisme. Hoewel deze aanpak kan leiden tot indrukwekkende verbeteringen in de productie van chemicaliën die van nature door levende organismen worden gemaakt, kent deze methode toch ook veel beperkingen.

Onze straten en wegen staan vol met lantaarnpalen. Die zijn niet echt fraai en verbruiken bovendien behoorlijk wat energie. Zouden lichtgevende bomen een alternatief kunnen zijn? Wim Schmidt, sterrenkundige en voorzitter van het Platform Lichthinder, denkt van niet. “Ik vind dit een belachelijk idee”.

Onze straten en wegen staan vol met lantaarnpalen. Die zijn niet echt fraai en verbruiken bovendien behoorlijk wat energie. Zouden lichtgevende bomen een alternatief kunnen zijn? Jelle Reumer, directeur van het Natuurhistorisch Museum Rotterdam, vindt het een enorm interessante toepassing. “Ik zou het wel willen zien!”.

Sommige wetenschappers kunnen eindeloos vertellen over hun onderzoek. De Nijmeegse chemicus Wilhelm Huck is zo iemand. Vraag hem naar zijn hobby’s en het gesprek komt vanzelf weer terug op de wetenschap. Zelf proberen een cel te maken is dan ook fascinerend werk.

De kunststof PEF is een groen alternatief voor de plastic PET-fles. Het is gemaakt van suiker. Groningse biochemici hebben nu een enzym gevonden dat maar liefst drie stappen van de omzetting voor zijn rekening kan nemen.

De moderne intensieve en op industriële leest geschoeide landbouwpraktijk heeft het aanzien van het agrarisch cultuurlandschap aanzienlijk veranderd.

Elke twee weken verschijnt op Kennislink een gastcolumn. De columnist is steeds een andere onderzoeker, die vanuit zijn of haar vakgebied schrijft over de wetenschap achter een gebeurtenis in de maatschappij of uit ons dagelijks leven. Deze week: promovenda Shannon Spruit over de manier waarop we nanotechnologie kunnen introduceren in de samenleving.

Taaie kost, die planten. Cellulose in de celwanden maakt dat ze zo moeilijk verteerbaar zijn. Maar door cellulose genetisch te veranderen, wordt het afbreken van planten een peulenschil, ontdekten Britse onderzoekers. En planten met zulk aangepast cellulose, zouden efficiënter omgezet kunnen worden in biobrandstof.

Eind dit jaar gaat het gebeuren: dan komt het eerste apparaat op de markt dat DNA afleest door het door een piepklein nanogaatje te trekken. En het wordt nog mooier. Het ding verschijnt ook in een draagbare wergwerpversie ter grootte van een USB-stick.

Er is meer te beleven aan zeewier dan sushi. Zeewieren zijn ook serieuze kandidaten als bron voor biobrandstoffen. Dat bewezen Amerikaanse wetenschappers deze week door een bacterie te ontwerpen die de suikers in zeewier direct omzet in bioethanol.

Vetgemeste algen. Zo zou je de algen kunnen zien die Amerikaanse wetenschappers onlangs maakten. Door een genetische aanpassing werd de biomassa van de algen minstens anderhalf keer zo groot. En uit die dikkerdjes valt een hoop olie te persen.

DNA aflezen gaat binnenkort wel heel gemakkelijk worden. Dat zeggen Amerikaanse biotechnologen. Ze tonen deze week met succes aan dat je een doodnormale computerchip kunt ombouwen tot een razendsnel DNA-afleesapparaat. Het is vooral goedkoop: zo’n chip kost maar een paar tientjes.

In 2001 doorbraken biotechnologen een mijlpaal: ze publiceerden de eerste DNA-volgorde van de mens. Genetische oorzaken van ziekten en gedrag worden mede dankzij deze ontdekking nu dagelijks aangekondigd. Het duurt niet lang of we komen aan bij een goedkope scan voor je volledige DNA-volgorde: het duizend-dollar-genoom.

Wetenschap is niet alleen maar een aangelegenheid onder laboranten en hoogleraren die enkel kennis opbouwen. Sommige ideeën zijn zo goed dat ze geld waard zijn. Ook in de biotechnologie. Een overzicht van Nederlands’ interessantste biotechnologische bedrijfjes van het moment.

Amerikaanse wetenschappers hebben het voor elkaar gekregen om de bacterie Escherichia coli, zo’n beetje de labrat onder de bacteriën, om te bouwen tot een biobrandstoffabriek. En een goeie ook: hij maakt niet alleen biobrandstof uit suikers, maar weet ook ruwe grondstoffen voor de brandstof, namelijk plantenafval, zelf te verwerken.

Biotechnologie is mondiaal in zo’n stroomversnelling geraakt dat ook Europese consumenten straks geen keuze meer hebben. Handhaven van de huidige regels zal vooral onze eigen positie verzwakken, aldus een recente analyse.

Idealer kan haast niet: haal het broeikasgas CO2 uit de lucht, en zet dat met hulp van micro-organismen direct om in brandstof voor auto’s en vliegtuigen. Netto heb je dan nauwelijks CO2-uitstoot. Dat zo’n oplossing haalbaar is, bewijzen Amerikaanse biologen deze maand in het blad Nature Biotechnology.

Een Delftse onderzoeksgroep heeft bakkersgist – de producent van de biobrandstof bio-ethanol – in één klap verbeterd. De gist zet suikers uit plantenresten om in bio-ethanol, maar zette ook een deel om in het nutteloze glycerol. Zonde. De Delftenaren hebben dit nu opgelost door een nieuw gen in de gist te bouwen.

Genetische modificatie spreekt, al sinds de eerste toepassingen van de techniek in de jaren ’80, tot de verbeelding. Veel mensen vinden het een raar idee om aan het DNA van organismen te knutselen. Dit dossier behandelt de mogelijkheden van genetische modificatie en geeft aan waar de knelpunten liggen.

Nederlandse onderzoekers doen eigenlijk al jaren aan synthetische biologie – voor hen is vooral de naam nieuw. Wel helpt het etiket wetenschappers om nieuwe, wereldverbeterende beloftes waar te maken.

Op 4 oktober is het dierendag, de dag om jouw hond, kat, vogel of konijn eens lekker te verwennen. Maar hebben ze dat eigenlijk wel verdiend? Bijna de helft van de Nederlandse baasjes heeft één of meerdere problemen met zijn of haar huisdier, maar misschien komt daar met genetische verbeteringen een einde aan.

Delftse microbiologen hebben een bakkersgist gekweekt die ethanol kan maken uit de pulp die overblijft bij landbouw. Suikerproducent CSM neemt de gist in productie.

Pandora was de eerste vrouw die door Zeus naar de aarde werd gezonden. Ze kreeg een doos mee waar ze niet in mocht kijken. Ze kon het echter niet laten een blik in de doos te werpen. Deze gevuld was met gaven en kwalen die ontsnapten en zich uitspreidden over de mensheid. In figuurlijke zin betekent de doos van Pandora een bron van veel leed. Is biotechnologie een doos van Pandora?