Biosensor fra DTU kan screene for kemikalieproduktion i højere organismer
more_vert
close

Få de daglige nyheder fra Version2 og Ingeniøren. Læs mere om nyhedsbrevene her.

close
Ved at tilmelde dig accepterer du vores Brugerbetingelser, og du accepterer, at Teknologiens Mediehus og IDA-gruppen lejlighedsvis kan kontakte dig om arrangementer, analyser, nyheder, job og tilbud m.m. via telefon og e-mail. I nyhedsbreve, e-mails fra Teknologiens Mediehus kan der forefindes markedsføring fra samarbejdspartnere.

Biosensor fra DTU kan screene for kemikalieproduktion i højere organismer

Tænd/sluk-knap: Designet får en såkaldt trakriptionsaktivator fra en bakterie til at måle tilstedeværelsen af bestemte kemikalier i gær – og muligvis andre højere celletyper. Gærcellerne kan derved nemt overvåges for at se, om de producerer kemikalier, som forskerne ellers ville bruge meget tid og dyrt udstyr på at detektere. Illustration: DTU Biosustain

Nye genredigeringsværktøjer har gjort manipulation af organismer til et nemmere og hurtigere job. Men det efterfølgende arbejde med at vurdere resultatet af arbejdet har ikke altid været lige let.

Selv om der i dag findes rigtig mange nyttige biosensorer, der kan afgøre, om bakterier producerer et bestemt kemikalie, så har det knebet med biosensorer, der kunne hjælpe, hvis man ville bruge højerestående organismer som f.eks. gærceller, fortæller Michael Krogh Jensen, som er seniorforsker på DTU Biosustain.

»Kan vi overføre potentialet fra bakterier til gær, så vi får et større katalog af kemikalier, vi kan screene for,« siger han.

»Fordelen ved at bruge gærceller til produktion af kemikalier er, at gær er modstandsdygtig over for f.eks. lav pH, der opstår under industriel produktion af syrer. Nogle syrerester slår simpelthen bakterierne ihjel under produktionen, mens gærceller bedre kan holde til mosten,« siger Michael Krogh Jensen.

Læs også: Computere skal hjælpe genetikere med at bygge ønske-organismer

Biosensorerne er udvundet fra dna-bindende proteiner, også kaldet transkriptionsaktivatorer, fra bakterier. I bakterierne er disse proteiner i stand til gradvist at udtrykke bestemte gener, alt efter hvor meget bakteriecellen indeholder af et bestemt kemikalie.

Når bakteriens transkriptionsaktivator har bundet til det ønskede kemikalie, binder sættet sig herefter til et led i dna’et, hvorefter genet i nærheden af dette led bliver aktivereret. Forskere har tidligere indsat leddet i nærheden af et gen, der koder for et protein, der får bakterien til at lyse grønt, når man lyser på den med UV-lys. Dog kun, hvis bakteriecellen har det ønskede kemikalie i sig.

Problemet er, at dette efterhånden er godt og grundigt gennemprøvet i bakterier, men det har vist sig sværere i gær og andre såkaldt eukaryote organismer uden videre at overføre bakteriernes tænd/sluk-mekanismer til andre organismer.

Læs også: Dansk forskningscenter bygger levende organismer helt fra bunden

Biosensorer har været en flaskehals

Især har det vist sig vanskeligt at udvikle nye biosensorer til at screene for de kemikalier, som binder sig til transkriptionsaktivatorer, fordi forskerne ikke har anet, hvor det bindende dna-led skulle placeres i gærcellerne for at aktivere et nærliggende gen i gærcellerne.

Dertil skal lægges, forklarer Michael Krogh Jensen, at disse eukaryote organismer kun i meget begrænset omfang gør brug af transkriptionsaktivatorer, der direkte binder til kemikalier. Derfor har udviklingen af disse biosensorer været en flaskehals, når det kommer til screening og selektion af gode cellefabrikker med f.eks. gær i centrum.

»Vil man screene gær for produktion af et dyrt kemikalie, f.eks. en monomer til bioplastic eller et stof til fødevare- eller medicinproduktion, så er det ærgerligt, hvis kemikaliet binder til en aktivator, for så kan man ikke lave biosensoren,« siger Michael Krogh Jensen.

Læs også: Rumbiolog: Bakterier skal hjælpe astronauter med at leve på Mars

Ved hjælp af genredigeringsværktøjer har forskerne fra DTU Biosustain imidlertid nu efter tre års arbejde fundet frem til et design, som fungerer i gær. Det blev fundet ved at teste mange forskellige positioner for dna-leddet og ved hjælp af UV-belysning finde frem til et design, der matchede biosensorerne, som man kender dem fra bakterier.

»Når det nu er muligt at lave biosensorer og samtidig har effektive genredigeringsværktøjer til rådighed, kan man nu effektivt bygge og teste mange forskellige designs af synteseveje til kemikalieproduktion i gær,« siger Michael Krogh Jensen.

Vil man f.eks. lave en syre-monomer, der kan blive til bioplast, forklarer han videre, så kan man nu undersøge i litteraturen, om der allerede findes viden om sensorer i en bakterie, som binder til det ønskede molekyle. Så kan denne aktivator indsættes i gæren sammen med bindingsmekanismen.

»Det betyder således, at man nemt kan tage kendte design af syntesevejen og modificere dem på alle mulige måder og se, hvilke der er mest effektive,« siger han og forklarer, at det fluorescerende stof lyser kraftigere, jo mere af kemikaliet der er til stede, fordi der er mere at binde til.

Læs også: Gensaks giver studerende mulighed for at gøre store opdagelser

F.eks. har DTU-gruppen specifikt forsøgt sig med at ændre lidt på syntesevejene for to forskellige kemikalier i gærceller og herefter set på, hvilke der producerede og hermed lyste mest.

»Det helt store potentiale er, at når man nu effektivt kan lave hele genomer om, så er man ikke længere begrænset til at lave fem design – nu kan man i bund og grund lave store biblioteker af celledesigns, lyse UV-lys på dem og se, hvad der virker bedst. Det koster ingenting, når først sensoren er udviklet,« siger han.

Gruppen er i gang med at bruge designet til at identificere 40 andre mulige biosensorer, om end Michael Krogh Jensen ikke vil afsløre hvilke, da han dels har en patentansøgning ude og dels har industripartnere inde over.

»Men det vil være interessant, om vi på længere sigt kan udvikle en slags biosensor-platform, som nemt kan moduleres til at genkende forskellige typer kemikalier. Dette ville betyde, at biotekvirksomheder nemmere og billigere kunne udvikle cellefabrikker med kommercielt sigte,« siger han.

Forskergruppe har fået arbejdet publiceret i tidsskriftet Nature Chemical Biology.

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten