Voor het eerst is het gelukt om in het lab een compleet eukaryotisch chromosoom te synthetiseren dat nog werkt ook. De Mount Everest van de synthetische biologie, juicht Science dat de primeur kreeg.

Eerder was het al gelukt om DNA van virussen en bacteriën in vitro na te maken, maar van chromosomen van hoger ontwikkelde soorten waren alleen gedeeltes in elkaar gezet.

Dankzij sterk verbeterde DNA-synthesemethoden en de inzet van tientallen ijverige studenten (die nu dus ook allemaal een Science-publicatie op hun naam hebben!) is het Narayana Annaluru, Jef Boeke en collega’s nu gelukt om chromosoom III van bakkersgist (Saccharomyces cerevisiae) dusdanig goed na te maken dat je het in zo’n gistcel kunt monteren ter vervanging van het échte chomosoom III, zonder dat je daarna verschil ziet met ongemodifieerde gistcellen.

De auteurs hebben het naar eigen zeggen vooral gedaan om gemakkelijker te kunnen uitproberen welke genen essentieel zijn en welke niet. Ze hebben dan ook geen exacte kopie gemaakt, maar eerst de originele sequentie door de computer gehaald en alles verwijderd wat zonder meer leek te kunnen worden gemist.

In ruil monteerden ze naast 98 genen, die niet absoluut essentieel zijn, een zogeheten loxP-sequentie. Die sequenties maken het mogelijk om het chromosoom ter plekke door te knippen, waarna de stukken onderling recombineren tot nieuwe chromosomen die gedeeltes missen of juist dubbel hebben. Zo kun je aan ‘genome scrambling’ doen, een vorm van versnelde evolutie waarbij je uitprobeert hoeveel niet-essentiële genen je tegelijk kunt weglaten zonder dat de cel er serieus last van krijgt.

Uiteindelijk ontstond zo een synthetisch chromosoom met 272.871 basenparen, net iets minder dan de 316.617 van het echte chromosoom III. Die sequentie werd opgedeeld in bouwstenen van 750 basenparen, waarvan de synthese werd toevertrouwd aan de studenten. Tot slot werden de bouwstenen aan elkaar gebreid.

Inmiddels zijn gistcellen met het synthetische chromosoom gekweekt onder een twintigtal verschillende combinaties van voedingsstoffen en andere condities. Ze deden het vrijwel altijdprecies even goed als ongemodificeerde cellen.

Ook het scrambling-idee lijkt te werken: je krijgt zo niet alleen cellen die het slechter doen, maar ook exemplaren die juist veel harder gaan groeien. Gehoopt wordt dat je zo gistcellen kunt produceren die veel beter zijn in het maken van - bijvoorbeeld - bio-ethanol dan hun ongewijzigde soortgenoten.

En mocht u het zich afvragen: als het met gistcellen lukt, moet het namaken van menselijke chromosomen ook niet zo moeiilijk meer zijn, but don’t try that at home.

bron: Science, BBC News