De iGEM Grand Jamboree-competitie, gericht op middelbare scholieren, bachelor- en masterstudenten, is een jaarlijks terugkerend evenement op het gebied van synthetische biologie en verwelkomde in oktober meer dan 300 multidisciplinaire teams van over de hele wereld. Het Leidse team van 2023 behaalde de tweede plaats in de categorie ‘Overgraduate’, waarmee het de indrukwekkende prestaties van eerdere Leidse iGEM-teams voortzette. 

‘Wij wilden dit jaar weer een bijdrage leveren aan de nieuwe ontwikkelingen op het gebied van synthetische biologie’, vertelt Sadia Afzal, programming manager van het Leidse iGEM team. ‘Alle leden van ons team zijn gepassioneerd over het oplossen van echte problemen in de wereld. iGEM is een mooie kans om hieraan bij te dragen én nieuwe dingen te leren.’  

Microplastics 

Het project PHAse Out werd opgezet na de alarmerende ontdekking van microplastics in ons bloed. ‘Dit kan vele negatieve effecten hebben en daarom hebben we als iGEM Leiden gekozen om hieraan te werken’, vervolgt Afzal.  

Elke week krijgen we tot vijf gram aan microplastics binnen. Een aanzienlijk deel hiervan is te wijten aan de consumptie van voedsel dat is blootgesteld aan plastic in de landbouw. Het plasticgebruik is essentieel voor de beperking van onkruidgroei, verbeterde gewasopbrengsten en het voorkomen van eutrofiëring van grondwater. Deze gunstige eigenschappen wil je behouden, terwijl je tegelijkertijd het microplastic probleem oplost. 

Uit deze vraagstelling is het onderzoek van het Leidse PHAse Out team ontstaan. De ‘PHA’ uit de naam staat voor polyhydroxyalkanoaten; een familie van biopolymeren die worden gemaakt met behulp van micro-organismen. PHA is al commercieel verkrijgbaar, maar momenteel is productie hiervan duur en afhankelijk van grondstoffen zoals suiker die concurreren met de voedselvoorziening. ‘Om competitie tussen voedsel- en plasticproductie te voorkomen, hebben we een PHA-producerend micro-organisme gekozen dat op methanol kan groeien in plaats van suiker. Groene methanol is relatief goedkoop én kan gemaakt worden met behulp van groene energie, wat het een duurzame koolstofbron maakt’, benadrukt David Sonneveld, de finance manager van het team. 

Methylobacterium extorquens 

Het micro-organisme in kwestie is de bacterie Methylobacterium extorquens. Deze produceert endogeen PHA, maar de volumes zijn nog veel te laag voldoende voor grootschalige productie van biologisch afbreekbaar plastic. Het iGEM team heeft daarom in hun onderzoek gezocht naar de meest efficiënte manieren om deze productie te verhogen door genetische modificatie van de bacterie.  

Volgens design manager Helene Verhagen vormt M.extorquens zowel de basis van het hele onderzoek als de grootste uitdaging van het project. ‘M.extorquens is geen standaard modelorganisme zoals de veelgebruikte E.coli bacterie. Dit betekent dat er minder kennis over is en de gereedschapskist voor genetische modificatie niet zo groot is als voor andere micro-organismen. Bovendien groeit deze bacterie redelijk langzaam, wat betekent dat je soms pas een week na een experiment kunt testen of het gelukt is. Met slechts acht weken in het laboratorium gaat de tijd dan erg snel voorbij.’ 

Prijzen 

Ondanks deze grote uitdaging is het team erin geslaagd om de PHA-productie op gang te krijgen in alle genetische lijnen die ze hebben ontwikkeld. Daarnaast hebben ze deze bevindingen met succes weten te communiceren naar de iGEM jury. Het hele project heeft het team vijf prijzen opgeleverd; waaronder Best Biomanufacturing Project, Best Entrepreneurship Overgrad, Best Wiki Overgrad, de gouden medaille voor overgraduate-projecten én de tweede plaats als Grand Prize Winner. 

Nu de wedstrijd voorbij is, richten de meeste leden zich weer even op hun eigen studie. Maar Sonneveld ziet een positieve toekomst voor PHAse-Out. ‘We hebben niet voor niets een prijs gewonnen voor het beste ondernemingsplan. Dus wie weet, misschien is er over een paar jaar wel een succesvolle PHAse Out start-up.’  

Meer over PHAse Out op de iGEM wiki pagina.