Craig Venter creëert organisme met kleinste levensvatbare genoom ter wereld
Hoeveel genen zijn er nodig om een levensvatbare cel te creëren, die kan groeien en zich kan delen? Die vraag naar de genetische essentie van het leven houdt genetici al meerdere decennia bezig, en is nu beantwoord door John Craig Venter. Die erg charismatische, beroemde Amerikaanse bioloog en zakenman is een pionier op het vlak van DNA-sequencing, en heeft nu samen met zijn team een nieuwe stap gezet. Ze zijn erin geslaagd om met behulp van synthetisch DNA een organisme te creëren, namelijk een minimale bacteriële cel, die kan overleven en zich kan voortplanten met amper 473 genen. Het gaat om het kleinste levensvatbare genoom dat ooit beschreven is, een hele prestatie, dus.
In 2010 was hetzelfde team erin geslaagd om een replica te synthetiseren van het genoom van Mycoplasma mycoides, een parasiet bij knaagdieren. Daarna werd het genetische materiaal van M. capricolum, een andere mycoplasmasoort, vervangen door het synthetische DNA. De verkregen cellen, JCVI-syn1.0, waren het eerste voorbeeld van synthetisch leven. Dat artificiële genoom met 901 genen was dus een nagenoeg getrouwe kopie van een genoom dat in de natuur aanwezig is, maar het onderzoek toonde aan dat het mogelijk was om op grote schaal DNA chemisch te synthetiseren en in te brengen in een cel en zo een leefbaar organisme te creëren.
De onderzoekers hebben dat synthetische genoom vervolgens als basis gebruikt om uit te zoeken welke genen onontbeerlijk en welke overbodig zijn voor de overleving van een cel. Het plan was om een organisme te creëren dat alleen de essentiële genen bevat, dus het minimum om levensvatbaar te zijn.
De biologen knipten het genoom van M. mycoides in het laboratorium in 8 segmenten met een vergelijkbare lengte, die in verschillende combinaties gedeeltelijk of volledig samengesteld konden worden. Vervolgens gingen de onderzoekers na of de cel met het recombinante genoom levensvatbaar was en elimineerden met opeenvolgende tests de genen die overbodig bleken of dubbel voorkwamen. Het eindresultaat is een synthetische cel, JCVI-syn3.0 genoemd, met een minimaal genoom dat uit 473 genen bestaat. Enkele maanden daarvoor was er al JCVI-syn2.0, met 525 genen.
De genen van JCVI-syn3.0 zijn betrokken bij de aanmaak van eiwitten, de DNA-replicatie en de constructie van membranen. Vreemd genoeg is het team er niet in geslaagd om de functie te achterhalen van 149 genen, waarvan er veel ook bij andere levende wezens zoals de mens voorkomen. De volgende stap zal er dus in bestaan om uit te zoeken wat de rol van die 149 genen is, waarna hun aantal misschien nog verder kan dalen.
In afwachting daarvan zal de JCVI-syn3.0-cel, die zo eenvoudig is als momenteel mogelijk, als basis kunnen dienen voor heel wat fundamenteel onderzoek. Ze biedt biologen een ongezien platform om de belangrijkste levensfuncties te bestuderen en levert de tools waarmee om het even welke cel met gewenste eigenschappen gecreëerd kan worden. Dat biedt zowel op medisch als op industrieel vlak tal van mogelijkheden, onder meer voor de aanmaak van geneesmiddelen.