Te mooi om waar te zijn

Wat is iGEM?

International Genetically Engineered Machine Competition, heet de wedstrijd voluit. Het is dé jaarlijkse internationale wedstrijd DNA-sleutelen voor studenten. Doel is om zo bizar mogelijke nieuwe bacteriën of gisten te ontwerpen en zo mogelijk ook te ontwikkelen met biobricks. Dat zijn stukjes DNA waarvan bekend is welke functies ze kunnen vervullen in de cel.

De wedstrijd dient als een platform voor het verder verbreden van de kennis over synthetische biologie; het ontwikkelen en onderzoeken van biobricks en het in kaart brengen van biochemische processen in cellen. En de wedstrijd heeft natuurlijk als doel om studenten op te leiden. Op 31 oktober vond de finale plaats in Boston, bij het MIT.

Wat leverde de wedstrijd zoal op?

Voorgaande teams wisten de bacteriën op geweldige wijze op te pimpen. Zo toonde een team van MIT in 2007 aan dat je bacteriën kunt laten ruiken naar munt wanneer ze groeien en naar banaan wanneer ze uitgegroeid zijn. In 2008 maakte een Delfts team een ‘thermometerbacterie‘ die van kleur verandert bij verschillende temperaturen.

In 2014 maakten Delftse studenten een bacterie die landmijnen detecteert. En dit jaar slaagde het team van de TU erin om bacteriecellen een bio-lens te laten produceren, meldt een persbericht op de TU-site.

Bacteriecellen die een bio-lens produceren?

Met hun project Opticoli wonnen Delftse studenten een hele trits aan prijzen. Ze kregen onder meer een gouden medaille binnen de categorie beste nieuwe applicatie, een medaille voor beste model en voor het meest innovatieve DNA-fragment.

Om bacteriecellen een bio-lens te laten produceren, hebben de studenten het DNA van de bacteriën bewerkt zodanig dat deze een nieuw eiwit aanmaakt, silicateïne. Dit eiwit stimuleert de aanmaak van het glasachtige kristal silica. Het gen is afkomstig uit een spons. Het speelt bij dit zeedier een cruciale rol in de opbouw van het skelet. Dankzij deze genetische aanpassing kan de bacteriecel een laagje glas om zichzelf heen maken. Zie daar de biologische lens.

“De biolenzen zijn veel goedkoper en milieuvriendelijker dan industriële microlenzen”, schrijven de studenten in hun persbericht. “Hierdoor is het interessant om deze te gaan gebruiken voor zonnecellen. Het is al aangetoond dat microlenzen de efficiëntie van zonnecellen aanzienlijk verhogen, maar nu is het ook betaalbaar met deze goedkope biolenzen om het idee in de praktijk te brengen.”

Zijn de verwachtingen niet te hoog gespannen?

Over de merites van iGEM twijfelen weinigen. Het is bovenal een onderwijsproject waarbij studenten in korte tijd veel leren over synthetische biologie en teamwerk. Maar het project kampt met een probleem. De studenten vergalopperen zich nogal eens. Die conclusie trokken de biologen Cristina Vilanova en Manuel Porcar van de Universiteit van Valencia twee jaar geleden.

Vilanova en Porcar hielden alle biobricks tegen het licht die tussen 2004 (toen de competitie startte) en 2014 waren ingediend door studenten; ruim 12 duizend stuks. Biobricks komen allemaal terecht in de database Registry of Standard Biological Parts. Hun conclusie; meer dan de helft van de biobricks werkt niet of er is niet van bewezen dat het werkt. Dat schreven ze in 2014 in een commentaar in Nature Biotechnology.

Dat laatste geldt ook voor Part:BBa_K1890000. Dat is de Delftse biobrick met het gen dat codeert voor silicateïne. In de omschrijving stellen de studenten dat ze niet hebben kunnen aantonen dat de aangepaste bacteriën een glasachtig laagje om hun cellen heen maken.

“We hebben het niet kunnen bewijzen”, zegt het Delftse teamlid Célina Reuvers. “Maar we constateerden wel een glaslaagje. We hebben niet kunnen aantonen dat het aan de buitenkant zat. Maar het lijkt ons wel aannemelijk.”

Het lijkt biotechnoloog Werner Mueller allerminst aannemelijk. Deze onderzoeker van de Universiteit van Mainz (Duitsland) doet al meer dan tien jaar onderzoek naar het sponzengen voor silicateïne. De Delftse studenten refereren veelvuldig naar zijn werk.

Mueller valt zowat van zijn stoel van verbazing als hij hoort dat een groep studenten van de TU Delft er in slechts een paar maanden tijd in is geslaagd om het gen in te bouwen in E. Coli en daarmee dit micro-organisme heeft aangezet tot het produceren van glazen omkapsels. “Dat kan niet waar zijn”, zegt hij. “Het is extreem lastig om dit gen tot expresse te brengen. Volgens mij is mijn lab het enige ter wereld dat dat kan.”

Hoe zit het met andere Delftse projecten?

Of Mueller gelijk heeft, is lastig na te gaan. Maar dat er veel extra werk nodig is om de bacteriën bruikbare biolenzen te laten maken, lijkt wel duidelijk. “En dat is ook wel logisch”, zegt Esra Bekdag. In 2014 maakte ze deel uit van het Delftse team dat een bacterie maakte die explosieven kon detecteren. Of althans, dat was het idee. Je moet die iGEM-projecten volgens Bekdag zien als een soort aanzet.

Hoe is het met haar eigen project afgelopen? “Voor zover ik weet heeft niemand daar aan verder gewerkt”, vertelt Bekdag. “Er zitten nog tal van haken en ogen aan het project. Je voegt allerlei biobricks samen en onderzoekt in het lab hoe die combinatie uitpakt. Met één test in het lab ben je er nog lang niet. Je moet die micro-organismen uitvoerig onderzoeken. Je hebt veel tijd en veel geld nodig.”

Waarom de grote claims?

Het ene plan is nog wilder dan het ander. In hun Nature-artikel schrijven Vilanova en Porcar dat iGEM studenten stimuleert om spectaculaire en gedurfde onderzoeksprojecten op te zetten. Het idee was dat Igem als een wiki zou fungeren waarin studenten voortborduren op elkaars werk, maar in de praktijk gebeurt dit zelden. “Het lijkt erop dat de studenten zelf weinig vertrouwen hebben in het werk van hun collega-studenten”, aldus de Spaanse biologen. “Ze gebruiken maar zelden biobricks die ontwikkeld zijn door voorgangers.”

Kan het niet anders?

Geef meer punten aan teams die voortborduren op eerder werk, aan studenten die biobricks testen bij verschillende organismen en onder verschillende omstandigheden, scrhijft het tweetal. En vul de jury aan met mensen uit de industrie die punten geven voor de uitvoerbaarheid van projecten.

300 Teams

Dit jaar deden zo’n driehonderd teams mee van over de hele wereld, waaronder vijf Nederlandse. Behalve Delft deden Wageningen en Eindhoven het opmerkelijk goed.

Het Wageningse team haalde de hoogste eer onder de Nederlandse inzendingen: het werd tweede overall in de categorie Overgraduate. Zij ontwierp een bacterie die in bijenkorven de schadelijke varroamijt kan doden. Deze mijt is een plaag voor honingbijen.

Ook de Eindhovense studenten – die vallen in de categorie Undergraduate (bachelorstudenten) – kregen een gouden medaille voor hun project. Zij werkten aan een therapie voor kanker.