Erlenmeyers zijn kinderspel, tijd voor de bioreactor
Wij laten bacteriën een inktviseiwit maken waarmee we uiteindelijk brandwonden willen genezen. Maar daar is meer dan een handjevol eiwit voor nodig. Daarom gaan we de productie opschalen met bioreactoren, waarvan we eerst alle mysterieuze kabels en slangen moeten begrijpen.
iGEM (international Genetically Engineering Machine) is een wereldwijde wedstrijd die zich focust op het verbeteren van de wereld met synthetische biologie. 375 teams werken in het laboratorium tot het moment van de waarheid: de jamboree in oktober 2019 in Boston (USA).
In het laboratorium komen we vaak nieuwe technieken tegen en ik ging deze week de bioreactoren uit te vogelen. We hebben veel van ons eiwit suckerine nodig en ik was verantwoordelijk voor de opschaling. We hebben veel bacteriën nodig om genoeg van ons eindproduct te krijgen: de hydrogel om brandwonden mee te behandelen. We wisten dat we daarvoor de bacteriën moeten laten groeien in grote bioreactoren, maar hoe deze bioreactoren werken was nog een mysterie. Dus ik begon met het lezen van literatuur en vragen te stellen aan mensen in het laboratorium.
Het opschalen begint bij het groeien van bacteriën in glazen flessen (erlenmeyers) van honderd milliliter naar grote bioreactoren van een liter. Een bioreactor bevat een glazen compartiment voor de bacteriën en voeding, maar dit staat ook nog in een metalen constructie met veel verschillende meetinstrumenten. Opschaling van bacteriegroei wordt in veel biotechnologische laboratoria op deze manier gedaan. Het simuleert het groeien op industriële schaal (vijf liter en meer), maar is relatief goedkoop. Daardoor zijn deze kleine bioreactoren ideaal om verschillende condities voor de productie van je stof (ons eiwit suckerine) uit te proberen.
Een bioreactor in zijn volle glorie: met alle buizen en kabels. Het rode omhulsel om de fles met bacteriën is een verwarmingselement.
iGEM Leiden
Overal kabels
Vaak zijn er in het laboratorium specifieke mensen verantwoordelijk voor de bioreactor, dus aan hen hebben we toestemming en hulp gevraagd om ons te leren werken met een bioreactor. Gelukkig deelt iedereen graag z’n kennis en passie. Daarbij is het ook altijd fijn om een extra paar handen te hebben die alle zware, metalen onderdelen van de bioreactor helpen tillen.
Als je voor de machine staat is dat eerst wel overweldigend: overal lopen kabels en buizen. De meeste bioreactoren hebben een centrale fles voor de voeding en de bacteriën, waarin continu geroerd wordt. Er is ook een luchtstroom, waar de lucht van de reactor wordt geanalyseerd. Hiervan kun je namelijk de groei van de bacteriën afleiden: meer CO2 in de lucht betekent meer bacteriën. Al deze elementen werken samen met koel- en verwarmelementen, en creëren zo een compleet vat waarmee je allemaal verschillende condities kan optimaliseren. Naast de beste temperatuur zoeken we naar de optimale zuurtegraad, zuurstofgehalte en roersnelheid voor onze bacteriën.
Tevreden bacteriën
Het uitvogelen van de bioreactoren was een waar mysterie. Er waren bizarre ontdekkingen en veel variabelen die ik allemaal naar mijn wens kon aanpassen. Het duurde even voor ik wist welke kabel ook alweer waarvoor was, maar het is me uiteindelijk gelukt om de bioreactor te laten lopen. De bacteriën groeiden. Ik vond het heel bijzonder om te zien hoe chemische en fysieke variabelen samen ervoor zorgen dat je bacteriën tevreden door de metalen koker heen draaien.
Na het laten lopen van de bioreactor en het schoonmaken (wat op zichzelf ook een hele blog zou kunnen vullen!), is het me ook gelukt om suckerine-eiwit uit de bacteriën te krijgen. Missie geslaagd. Mijn tip voor andere biotechnologie-fanaten: wees niet bang om dingen uit te proberen, bacteriën groeien in erlenmeyers is kinderspel!
Deze blog is geschreven door teamlid en teammanager van iGEM Leiden Tobias Fecker
Het iGEM-team Leiden 2019 v.l.n.r.: Maarten Lubbers, Steijn Beekman, Jonah Anderson, Tobias Fecker, Floor Stel, Alejandro Marquiegui, Jo-Anne Verschoor, Daniël Tan, Vera Williams, Daan van Tol, Melanie Ofman.
iGEM Leiden
iGEM Leiden
iGEM (international Genetically Engineering Machine) is een wereldwijde wedstrijd die zich focust op het verbeteren van de wereld met synthetische biologie. 375 teams werken in het laboratorium tot het moment van de waarheid: de jamboree in oktober 2019 in Boston (USA).
