211service.com
Bizarre bakteriekreationer
Enhver, der nogensinde har lugtet E coli bakterier ved, at de lugter dårligt. Vanvittigt dårligt. Så en gruppe studerende bioingeniører ved MIT satte sig for at forsøde duften af denne almindeligt anvendte laboratoriebakterier. Holdet konstruerede sin skabelse ud fra en samling af biologiske dele - bits af DNA, der, når de indsættes i levende organismer, kan få organismerne til at lyse, detektere lys og udføre en række andre usædvanlige funktioner. Holdet vil fremvise sin sødt-duftende insekt denne weekend kl den internationale gensplejsede maskine konkurrence (iGEM) på MIT sammen med 37 andre studentergrupper fra hele verden.
E. coli-bakterier, der er konstrueret til at lugte som modne bananer, er blot et af de designede biologiske enheder, der skal præsenteres ved weekendens syntetisk-biologiske konkurrence. (Kredit: Istockphoto/Douglas Freer)
Mens projekterne hovedsageligt udføres af bachelorstuderende (med vejledning fra fakultetet og kandidatstuderendes rådgivere), repræsenterer designerne nogle af de mest komplekse biologisk konstruerede maskiner til dato - og de lover at fremme feltet syntetisk biologi, en nyligt opstået disciplin der anskuer levende systemer fra et ingeniørmæssigt synspunkt.
MIT-teamet, for eksempel, smider skøre applikationer ud af sin teknologi: mintfriske fodsvamp eller bagegær, der lugter af bananer. Men dets egentlige mål er konstruktionen af funktionelle biologiske dele. Nøgleideen her er at udvikle et bibliotek af komponerbare dele, som vi tænker på på samme måde som legoklodser, siger Tom Knight, en ingeniør ved MIT, der var med til at stifte konkurrencen med MIT bioingeniør Drew Endy . (Begge rådgiver MIT-teamet.) Disse dele kan samles til mere komplekse stykker, som i mange tilfælde er funktionelle, når de indsættes i levende celler.
For at skabe de duftende bakterier ledte eleverne efter forskellige gener, der omdanner kemikalier naturligt fremstillet af bakterier til kemiske forstadier til aromatiske forbindelser, samt gener, der omdanner forstadierne til selve aromaterne - methylsalicylat, almindeligvis kendt som olie fra vintergrønt, og isoamylacetat, en komponent i lugten af moden banan. Generne blev derefter koblet til genetiske controllere, kendt som promotorer, som bestemmer, hvornår og hvor dette gen er tændt. Et gen fra en plante kan for eksempel være styret af en promotor fra bakterier.
De forskellige DNA-komponenter, indsamlet fra andre videnskabsmænd og fra et genetisk depot på MIT, blev derefter indlejret i en cirkulær DNA-streng og indsat i bakterier. Slutresultatet er en ny stamme af E coli der dufter af mynte og bananer. Holdet eliminerede også genet, der var ansvarligt for E coli sin naturlige stank.
Et af konkurrencens vigtigste mål er at opmagasinere hylderne i Register over biologiske standarddele , en slags isenkræmmerbutik af genetiske dele, der ligger på MIT. Tanken er at standardisere dele og måden, de er sat sammen på, på samme måde som elektriske og mekaniske dele standardiseres, siger Knight. Og for at kunne give folk en rimelig sikkerhed for, at delene, når de er sat sammen, vil fungere, som de er designet til. I løbet af sit projekt har MIT-teamet deponeret omkring et dusin nyfremstillede dele i registreringsdatabasen til brug for andre medlemmer af det syntetisk-biologiske samfund.
Efterhånden som antallet og kompleksiteten af dele vokser, kan både studerende og industri- og akademiske forskere lave stadigt mere komplicerede designs. Maskinerne, der deltog i iGEM-konkurrencen i 2006, er fordoblet i størrelse i de seneste to år, fra omkring 6.000 til 12.000 bogstaver DNA. Disse [projekter] repræsenterer de største designede genetiske systemer, der nogensinde er blevet udviklet, siger Chris Voigt , en bioingeniør ved University of California, San Francisco, som rådgiver et af elevholdene. At forstå, hvordan man skubber størrelsen og kompleksiteten af disse systemer, er det, der vil have en indflydelse.
Bidrag til dette års konkurrence kommer fra så langt væk som Afrika og Japan, og vil omfatte en række mærkelige kreationer. Nogle er praktiske, såsom en biosensor, der kan detektere arsenkoncentrationer til brug i plettede brønde. Andre er mere finurlige, såsom et bakterielt natlys, der lyser, når det bliver mørkt. Den mærkeligste skabelse er måske indgangen fra Universitetet i Freiberg , i Tyskland: en mikroskopisk, DNA-baseret tøjlinje, døbt Barbie Nanoatelier af holdet.