Bacteriën aan het werk in de eiwitfabriek

, door Theone Joostensz
foto: Shutterstock

​​Bacteriën maken eiwitten die gebruikt worden om bijvoorbeeld geneesmiddelen mee te maken. Hoe kun je bacteriën ‘trainen’ om zoveel mogelijk eiwit van goede kwaliteit te produceren, en tegelijkertijd gezond en vitaal te blijven? Een internationaal team onder leiding van microbioloog Jan Maarten van Dijl van het UMCG kreeg van de Europese Unie 3,5 miljoen euro subsidie om dit te onderzoeken. Aan zijn project ‘Protein Factory’ werken onderzoekers mee van zes universiteiten en vijf bedrijven. Vijftien promovendi schrijven er hun proefschrift over. ​

Groeihormonen, antistoffen tegen kankercellen, insuline voor diabetici: ze worden gemaakt met behulp van micro-organismen zoals schimmels en bacteriën. “Bacteriën scheiden van ​​nature eiwitten uit. Bijvoorbeeld enzymen voor hun eigen spijsvertering en toxines om concurrenten op afstand te houden”, vertelt Van Dijl. “Ze maken niet uit zichzelf insuline of antistoffen tegen kanker. Maar als we een bacterie genetisch veranderen, bijvoorbeeld door het insuline-gen in te brengen, dan gaat hij vanzelf insuline aanmaken.”  ​​

Voor een schone, witte was​​

We hebben eiwitten nodig voor allerlei toepassingen. Niet alleen voor geneesmiddelen, maar ook in de industrie. Wasmiddelfabrikanten voegen enzymen toe aan hun product zodat je ook bij een lage temperatuur een schone, witte was krijgt. Ook voor de productie van de brandstof bio-ethanol zijn enzymen nodig. Zij maken het groenafval verteerbaar voor andere micro-organismen die er op hun beurt alcohol van maken. Het onderzoek van Van Dijl richt zich zowel op de biomedische- als op de industriële toepassing. 

“We verwachten dat we nieuwe stammen van bacteriën ontwikkelen die we beter kunnen gebruiken voor het maken van eiwitten, en die producten van hogere kwaliteit leveren.”​​​“We gebruiken twee hoofdgroepen bacteriën”, legt Van Dijl uit. “Geneesmiddelen worden vaak gemaakt met behulp van de E. coli bacterie, die voorkomt in de darm van de mens. Enzymen voor industriële toepassingen worden veelal gemaakt met de bodembacterie Bacillus subtilis. In ons lab bootsen we een industriële setting na waarin we allerlei tests doen met E. coli en Bacillus subtilis. Het doel is om manieren te vinden om bacteriën verder aan te kunnen passen aan onze wensen. We verwachten dat we nieuwe stammen van bacteriën ontwikkelen die we beter kunnen gebruiken voor het maken van eiwitten, en die producten van hogere kwaliteit leveren. Ook willen we nieuwe manieren ontdekken om bacteriën in te zetten voor het maken van eiwitten.”

Recalcitrante bacteriën

Naast het produceren van eiwitten vormt ook het oogsten ervan onderdeel van de studie. De eiwitten die de bacteriën uitscheiden, komen terecht in de voedingsbodem, ofwel het kweekmedium, waarin de bacteriën leven. Door filtratie of centrifugatie wordt het eiwit van het kweekmedium gescheiden. Van Dijl: “Eén van de problemen die we kunnen tegenkomen is dat als bacteriën niet meer vitaal genoeg zijn en doodgaan, er teveel bacterieprut in het kweekmedium terechtkomt. Dat moeten we er dan weer uit zuiveren. Daarom moeten we de gezondheid van de bacterie goed in de gaten houden.”

​Pardon, de gezondheid van de bacterie? Van Dijl: “Net als mensen kunnen bacteriën ook last krijgen van stress. Als ze bijvoorbeeld een tekort hebben aan suiker of aminozuren, dan geven ze een bepaald signaal af. Uit de verschillende stress-signalen kunnen we afleiden wat er mis is en wat we eraan moeten doen.”

​​​Een ander punt van aandacht voor de onderzoekers is om de bacteriën niet te overvragen. “Het is de uitdaging om bacteriën zo te trainen dat ze gaan groeien en daarna overschakelen op eiwitproductie”, aldus Van Dijl. “Ze moeten wel genoeg energie overhouden om in leven te blijven, anders raken ze oververmoeid en stoppen ze met het maken van de eiwitten die we willen hebben. Bacteriën hebben een groot lerend vermogen, maar ze kunnen ook recalcitrant zijn. Niets menselijks is ze vreemd, eigenlijk.”​​

Pagina delen Sluiten
 (optioneel)
Wat betekent dit?

Dit is een controle om vast te stellen dat u een menselijke bezoeker van deze pagina bent en geen zoekrobot.