Zonder schuldgevoel met het vliegtuig op vakantie? Als het aan ons ligt is dat in de toekomst mogelijk. Wij, een team van studenten, geloven in deze droom en zijn daarom gestart met een bijzonder project waarin we bacteriën willen inzetten tegen het CO₂-probleem. In de komende blogs wil ik jullie graag meenemen in ons project.

Bij de winning van grondstoffen uit aardgas komt CO₂ vrij. Dat gas komt terecht in de natuur, waardoor er steeds meer broeikasgassen worden opgebouwd in de atmosfeer. Deze opbouw is een wereldwijd probleem, dus waarom pakken we het niet aan bij de bron? Wij willen bacteriën inzetten als soldaten in de strijd tegen het CO₂-probleem. In plaats van gebruik te maken van grondstoffen uit aardolie, willen wij bacteriën gebruiken voor het maken van bijvoorbeeld biobrandstoffen, bioplastics of cosmetica.

Wetenschappers kunnen het DNA van bacteriën dusdanig aanpassen, waardoor deze micro-organismen producten kunnen maken zonder dat er nieuwe CO₂ gassen vrijkomen. Om deze CO₂-neutrale productie mogelijk te maken, gebruiken we een speciaal soort bacterie: de cyanobacterie. Die verkrijgt zijn energie door fotosynthese, net zoals planten. Het is juist die eigenschap waar we graag gebruik van willen maken om zo de “levende CO₂-neutrale fabriekjes” te realiseren.

Het concept van bacteriën als fabriekjes bestaat al sinds de jaren 70, maar productie op grote schaal is nog niet mogelijk. Het maken van een product kost de bacterie energie, waardoor zij minder energie kan stoppen in haar prioriteit: groeien. De bacterie zal een product dat niet nuttig is voor haarzelf op den duur niet meer maken. Het gen voor dit product wordt dan niet meer gebruikt en zal uiteindelijk uit het DNA verdwijnen.

Om dit te voorkomen, hebben wetenschappers een nieuwe methode bedacht: het koppelen van groei aan het maken van een stof. Het maken van deze stof wordt dan essentieel voor de bacterie. Dit zorgt ervoor dat het gen behouden blijft in het DNA. Bacteriën met deze koppeling zijn wel op grote schaal toepasbaar in de industrie. Helaas is deze koppeling tot dusver alleen gelukt bij stoffen die de bacterie van nature al maakte.

Op biotechnologie.nl bloggen vijf Nederlandse teams over hun deelname aan de iGEM competitie. Lees hier meer

Groei koppelen aan het maken van een stof door een bacterie is een ingewikkeld proces. Deze koppeling is uniek per type bacterie en per product. Voor de Internationale Genetische Engineering Competitie (IGEM) ontwikkelen wij een algoritme, een soort van stappenplan voor de computer, dat een strategie berekent om een bacterie te laten functioneren als een fabriekje.

Het algoritme moet straks een strategie kunnen berekenen om elk gewenst product te koppelen aan de groei van de bacterie. Om te groeien, doorloopt de cel een netwerk van verschillende chemische reacties die als bouwblokken dienen voor groei. Ons algoritme voegt een bouwblok toe voor het product en haalt andere bouwblokken weg.

Misschien ben jij net zo verrast als wij op het moment dat wij hoorde over deze toepassing van bacteriën. Wij kunnen in ieder geval niet wachten om dit in de praktijk te brengen. Ik hoop dat jij, samen met ons deze reis samen wilt beleven. Op naar een toekomst waarbij het CO₂-probleem geen rol meer speelt.