Laat levende cellen doen wat jij wilt

Genetische manipulatie is een techniek waarmee men het DNA van een organisme kan aanpassen. Deze techniek kost veel tijd en vergt verstand van zaken. Je moet precies weten hoe elk stukje DNA functioneert en hoe deze stukjes samenwerken. Nu is er een nieuwe programmeertaal ontwikkeld, waarmee je cellen kunt laten doen wat jij wil. “Je hoeft niet te begrijpen hoe genetische manipulatie werkt”, zegt Christopher Voight, professor biologische manipulatie aan het Massachusetts Institute of Technology (MIT). Je moet het nieuw ontworpen DNA nog wel zelf in de cel te brengen.

Elektrische circuits

De programmeertaal is gebaseerd op Verilog. Dit is een codetaal die gebruikt wordt om elektrische circuits te ontwerpen en te drukken op een printplaat, zoals die in de computer of op een computerchip. De onderzoekers hebben nu nieuwe codes geschreven en deze gekoppeld aan DNA-codes van biologische elementen, zoals celpoorten. De ontworpen codes kunnen in het DNA van bacteriële cellen worden geplaatst, waardoor de cel de geprogrammeerde functie krijgt. De nieuw ontworpen poorten (ingangen in de cel) gaan alleen onder de gekozen voorwaarden open en worden daarom ‘logicapoorten’ genoemd.

De voorwaarden van de logicapoorten kunnen worden afgestemd op de wensen van de gebruiker, legt Voight uit. “Het is erg flexibel”. Op dit moment bestaat de programmeertaal alleen nog maar voor E. coli, de meest voorkomende bacterie in de dikke darm, maar de onderzoekers werken aan een uitbreiding, die ook werkt voor andere bacteriële stammen.

Kankermedicijnen

Met deze nieuwe techniek kunnen bijvoorbeeld bacteriën worden gemaakt die kankermedicijnen maken wanneer zij een tumor in het lichaam hebben gevonden. Op deze manier zijn de kankermedicijnen snel ter plaatse en specifieker gericht op de tumor. Een andere toekomstige toepassing waaraan Voight wil werken is een bacterie, die insecticide produceert wanneer deze voelt dat de plant wordt aangevallen. Hierdoor wordt het sproeien van insecticide overbodig en worden alleen de boosdoeners verdelgt. “Normaal gezien zou het jaren duren voordat het mogelijk is om DNA codes te testen. Nu kan het met de druk op één knop.”

Met deze techniek kan iedereen experimenten ontwerpen. “Je hebt zelfs geen lab nodig want cloud biology bedrijven doen de experimenten op basis van jouw ontwerp”, zegt Pieter van Boheemen van Waag Society in Amsterdam. Op de vraag of van Boheemen risico’s ziet in het beschikbaar stellen van deze techniek aan het grotere publiek, antwoordt hij: “Risico’s en kansen volop. Wij, bij Waag Society, moedigen vooral een open aanpak aan”. Hierdoor weet de samenleving waar de wetenschap mee bezig is.

“Verder is het van belang dat biotechnologen ethische systemen ontwerpen, die veilig zijn ontworpen”, zegt Van Boheemen. Dus niet zoals IT programmeurs, die hebben gezorgd dat autoriteiten via het internet mensen kunnen afluisteren of zelfs onderdrukken. “Van die ontwerpfouten moeten biotechnologen leren.”