Bacterie

Hoe kleiner hoe minder complex en toch… Veel micro-organismen bestaan slechts uit één cel, maar van zelfs de simpelste ééncelligen weten we nog niet wat al hun genen nu eigenlijk doen, en hoe die genen samenwerken om de cel te laten leven en voortplanten. Onderzoekers zetten nu de deur verder op een kier.

Een grote stap in het beter begrijpen van alle genen in de simpelste ééncelligen was in 1995 toen het eerste genoom van een bacterie werd ontrafeld. Eindelijk wisten we de hele genetische structuur van een organisme, en alle genen die daar bij horen. Maar van veel genen was toen nog onbekend wat voor functie ze hadden. Vijftien jaar later, in 2010, werd voor het eerst het hele genoom van een bacterie gesynthetiseerd in het lab, waarna er een ééncellige werd gecreëerd met een synthetisch genoom; JCVI-Syn1.0. Er kon nu doelbewust worden gesleuteld aan de inventaris aan genen in een organisme, en door trial-and-error konden alle functies van alle genen worden onderzocht.

En nu in 2019 is er dan een minimale synthetische cel gemaakt in het lab, met enkel de genen die echt strikt noodzakelijk zijn voor leven en voortplanting. Had het eerste synthetische organisme JCVI-syn1.0 nog ~ 1,000 genen met nog relatief veel genen die niet-essentieel zijn, het nieuwe synthetische organisme JCVI-syn3A heeft nog slechts 493 genen. Hiervan zijn er nog slechts 30 over waarvan de functie niet duidelijk is, maar wel essentieel zijn. En met dit organisme, JCVI-syn3A, wordt nu geprobeerd om de stofwisseling van een organisme in zijn geheel in kaart te brengen. Als dit lukt, weten we eindelijk wat er nodig is voor het functioneren van een levende cel.

Reflectie

Het is belangrijk om te begrijpen welke genen essentieel zijn voor een levende cel. Dit is belangrijk bijvoorbeeld vanuit een medisch perspectief: medicijnen kunnen bijwerkingen hebben op genen waar wij de functie nog niet van kennen, maar die wel essentieel blijken te zijn voor cruciale stofwisselingsprocessen.

Maar ook kennis over het functioneren van alle benodigde genen, en dat vraagt nog jarenlang onderzoek, kan behulpzaam bij het ‘veilig ontwerpen’ (Safe-by-Design) van minimale genomen of zelfs synthetische cellen.

Naast een mogelijk medische relevantie is het van belang te volgen waar de ontwikkelingen op het gebied van minimale en synthetische cellen zich bevindt. Dergelijke cellen zijn vooralsnog te beschouwen als genetisch gemodificeerde cellen en hun gebruik zal ook onder de geldende regelgeving vallen. Voor het RIVMRijksinstituut voor Volksgezondheid en Milieu is van belang deze ontwikkelingen te volgen om tijdig te kunnen signaleren of er aanvullende gegevens nodig zijn voor een risicobeoordeling voor het werken met deze cellen.