Voor de iGEM-competitie wilden wij iets ontwerpen dat zowel diervriendelijk als milieuvriendelijk is. Het idee achter onze genetisch aangepaste bacteriën is een product dat koeien maar een keer in hoeven te nemen om blijvend effect te hebben. Maar hoe maken we dat veilig voor dier en milieu?

Natuurlijk willen we een product maken dat op de markt verkocht mag worden. Voor volledige goedkeuring moet het milieu- en diervriendelijk zijn. Daarom hebben wij drie genetische zelfvernietigingsknoppen in onze bacterie geplaatst. Die zorgen voor een veilige zelfvernietiging in het geval van een uitbraak in de natuur. Elk van deze drie noodstoppen wordt op een andere manier geactiveerd, apart van elkaar of meerdere tegelijk, om allerlei ongewenste situaties te voorkomen.

Als eerste genetische noodstop hebben we het voortbestaan van de bacterie afhankelijk gemaakt van de aanwezigheid van waterstofperoxide, een stofje dat in de pens van de koe voorkomt. Zonder waterstofperoxide kan de bacterie niet overleven, want dan wordt één van de genetische zelfvernietigingsknoppen geactiveerd. Dit voorkomt dat de bacterie in andere omgevingen kan overleven.

De tweede genetische noodstop is gebaseerd op het feit dat een koe een stabiele lichaamstemperatuur heeft, net zoals mensen. Wij hebben de bacterie zo aangepast dat hij alleen kan overleven bij een temperatuur van 37 graden, de gemiddelde lichaamstemperatuur van een koe. Bij deze temperatuur werkt de bacterie zoals wij hem hebben ontworpen, en wordt het methaan-uitstootmechanisme van de koe tegengehouden. Maar als de temperatuur rondom de bacterie bijvoorbeeld 27 graden is, verandert het genetische materiaal binnen in de bacterie op zo’n manier dat hij zich niet meer kan vermenigvuldigen. Hierdoor kan hij geen ongewenste omgevingen koloniseren.

Als laatste hebben we een genetische noodstop gemaakt om te voorkomen dat genen van onze bacterie in een andere bacterie terecht komen. Bacteriën kunnen hun genen namelijk uitwisselen zonder familie van elkaar te zijn. Een bacterie geeft daarbij een plasmide, een ringvormig stukje van zijn genetisch materiaal, aan een andere bacterie. Dat proces heet horizontale genoverdracht. Wij hebben een gif in het plasmide opgenomen. Het antigif hebben we in het “vaste” genetische materiaal van onze bacterie gestopt. Bij horizontale genoverdracht geeft de bacterie alleen het plasmide door met het gif, maar niet het antigif. De ontvangende bacterie sterft daardoor onmiddellijk. Zo voorkomen we problemen door horizontale genoverdracht.

Hoewel we werken met veilige bacteriën die geen negatieve invloed hebben op de natuur, willen we alsnog niet dat ze uit het lab komen zonder dat ze tot het uiterste getest zijn op veiligheid. Daarom werken we in een speciaal lab zodat de genetisch aangepaste bacteriën niet vrij in de natuur kunnen komen. Bij binnenkomst wassen we eerst goed onze handen en wisselen we vervolgens onze standaard labjassen voor andere. Op die manier nemen we niet onbewust een bacterie mee van het ene naar het andere laboratorium.

Dat klinkt allemaal als een hoop werk en moeite voor ons, en dat is het ook. Toch zijn we iedere keer zeer zorgvuldig. We willen natuurlijk niet onbedoeld voor taxi spelen en een aantal genetisch aangepaste bacteriën mee laten liften naar buiten.

Op dit moment is het in Europa verboden om genetisch aangepaste bacteriën het milieu in te laten. Als dit onderzoek serieus genomen wordt, kunnen we misschien in de toekomst aangepaste bacteriën gebruiken in het dagelijks leven zonder ons zorgen te maken over negatieve bijwerkingen.