Industriële microbiologie
Genetische modificatie is het veranderen van het genetische materiaal, het DNA, van planten, microben of dieren. Bacteriën en gist worden wereldwijd gebruikt voor het produceren van industriële producten zoals medicijnen, voedingsmiddelen, chemicaliën en brandstoffen. In de natuur komen weinig microben voor die deze producten (efficiënt) kunnen maken. Daarom wordt genetische modificatie gebruikt om genen toe te voegen, te verwijderen of te veranderen, zodat dit product gemaakt worden. Dit reprogrammeren wordt ook gedaan om een hogere opbrengst of zuiverheid van het product te verkrijgen of een hogere productiesnelheid of betere robuustheid van de microbe.
CRISPR-Cas
Maar werkt dit reprogrammeren? Vandaag de dag is CRISPR-Cas de meest gebruikte methode. Dit is een eenvoudige, nauwkeurige en efficiënte manier om DNA te veranderen. CRISPR-Cas is eigenlijk een antivirussysteem dat van nature voorkomt in bacteriën en archaea. Hierbij knipt de bacterie het DNA van aanvallende virussen kapot om infectie door het virus te voorkomen. Dit principe wordt ook gebruikt voor genetische modificatie. Het DNA van de microbe wordt op een specifieke plek geknipt door het CRISPR-Cas systeem. Op de plaats van de breuk kan er dan een nieuw stukje DNA worden ingezet, een aanpassing worden gedaan of een stukje DNA worden verwijderd. Dit heeft effect op de biochemische processen in de cel.
Maar wat maakt deze techniek zo speciaal? De voornaamste reden is dat met deze techniek heel efficiënt en snel op een specifieke plek een verandering aangebracht kan worden. Verder kunnen er meerdere veranderingen tegelijkertijd gedaan worden, iets wat met andere technieken niet kan. Dit bespaart dus veel tijd.
Testen
Om te testen of de verandering is gelukt, worden de microben gekweekt en kunnen er analyses worden gedaan op basis van de groeisnelheid en de stoffen die de microbe gebruikt en produceert. Ook kan tegenwoordig de DNA sequentie worden afgelezen door middel van het zogenaamde ‘sequencing’. Hierbij wordt de exacte volgorde van het DNA in kaart gebracht en kan er worden bekeken of de geplande aanpassingen ook echt zijn doorgevoerd.