Nederlanders gaan kunstmatige cel bouwen
Onderzoekers van Nederlandse universiteiten starten een ambitieus project: het bouwen van een kunstmatige cel. Vijf universiteiten en AMOLF werken samen in het project BaSyC: Building a Synthetic Cell. De cel moet de basisfuncties hebben van een cel uit de natuur.
Wetenschappers zijn altijd gefascineerd geweest door de cel, de in biologisch opzicht kleinst mogelijke eenheid van een organisme. De werking van de cel staat dan ook centraal bij het goed functioneren van een organisme. Tegelijk vinden veel ziektes hun oorsprong in een proces binnen de cel dat niet goed loopt. Dat alles maakt het logisch dat wetenschappers het plan hebben opgevat om zelf een werkende cel te bouwen.
Van de grond af opbouwen
Een van de pioniers op dit vakgebied, de Amerikaan J. Craig Venter, werkt al jaren aan bacteriën, die als eencelligen de meest overzichtelijke organismen zijn om onderzoek mee te doen. Een jaar geleden slaagde Venter erin om een bacterie te maken met een zo klein mogelijk genenpakket. (Lees: ‘Kunstmatige bacterie gebouwd met minimaal aantal genen’.)
Binnen het project BaSyC wil een groep Nederlandse onderzoekers nu iets nog ambitieuzers gaan doen: een cel van de grond af opbouwen. ‘Daarbij hoeven we gelukkig niet helemaal van nul te beginnen, want veel van de deelmechanismen van een cel kunnen we al namaken’, vertelt hoogleraar Marileen Dogterom van de TU Delft (hoofd van de afdeling Bionanoscience), die het consortium trekt. Daarbij valt te denken aan kunstmatig DNA en het synthetiseren van eiwitten en lipiden, de vetachtige stoffen waar de dubbele membranen in cellen van zijn gemaakt.
De grote uitdaging is om die losse componenten aan elkaar te knopen. Allerlei moleculen werken op elkaar in en het is zaak om te zorgen dat ze samenwerken en niet elkaar tegenwerken. En wat het nog ingewikkelder maakt: sommige moleculen spelen in meerdere processen een rol.
Modelsysteem
Dit alles moet uiteindelijk een volledig nieuwe cel opleveren. Oftewel, een modelsysteem dat de belangrijkste basisfuncties van een levende cel bevat: de energiehuishouding, het overdragen van informatie via DNA en het delen van de cel.
‘Het gaat ons hierbij om die functies van de cel, niet om een bepaalde vorm’, zegt Dogterom. Waarschijnlijk zal de nog te bouwen cel dan ook niet lijken op iets uit de natuur.
Betere medicijnen
Het onderzoek aan de kunstmatige cel zal naar verwachting op termijn allerlei kennis opleveren die heel breed toepasbaar is. Als de interactie tussen moleculen spaakloopt, is dat vaak de basis voor een ziekte. Nieuwe kennis hierover kan bijdragen aan betere medicijnen. En in de industrie kunnen er waarschijnlijk cellen worden ontworpen die heel efficiënte fabriekjes zijn van stoffen als biobrandstoffen of biologisch afbreekbare polymeren.
Het project moet ook antwoord geven op de vraag wanneer iets levend is. Dogterom: ‘We willen begrijpen wat het verschil is tussen een verzameling complexe moleculen en een levende cel. Wanneer gaat het een in het ander over?’ Om dit soort vragen te stellen, is bij het project ook een filosoof betrokken.
Naast de TU Delft bestaat het consortium van BaSyC uit de Rijksuniversiteit Groningen, VU Amsterdam, Wageningen University & Research, Radboud Universiteit Nijmegen en onderzoeksinstituut AMOLF. Het project heeft een totaal budget van 25 miljoen euro en wordt financieel ondersteund door 19 miljoen euro van NWO.
Lees voor meer achtergronden ook het artikel ‘Leven uit het lab’ bij de TU Delft.
Illustratie: Graham Johnson