Den syntetisk lagde bakterien Synthia.
.
Lisens: CC BY 4.0

Syntetisk biologi er et fagfelt hvor biologisk materiale blir fremstilt på en kunstig, ikke naturlig måte ved å manipulere DNA. Fagfeltet er vokst fram i kjølvannet av den raske utviklingen innenfor molekylærbiologi og genteknologi og er relativt nytt.

I syntetisk biologi anvendes ingeniørvitenskap på biologiske systemer, og hensikten er å tilpasse og forbedre organismer. I 2010 ble verdens første syntetiske organisme, Synthia, skapt ved å bruke syntetisk biologi.

Historikk

Å bruke levende organismer som bakterier, gjærsopp eller planter til industriell produksjon av enzymer, mat og drikke har en lang historie. Organismene som brukes til dette er ikke genetisk manipulert, men er overproduserende varianter av villtypen. I genteknologi blir i mikroorganismer modifisert genetisk for å produsere forbindelser de ellers ikke lager.

Et av de første produktene som ble laget ved bruk av syntetisk biologi var humant insulin, som ble produsert av bakterien Escherichia coli etter at genene for insulin var satt inn i bakterien.

I 2010 laget forskere en syntetisk bakterie som kunne vokse og formere seg. Denne ble «skapt» ved Craig Venter Instituttet i California. Utgangspunktet var bakterien Mycoplasma mycoides, som har et lite genom bestående av omtrent en million basepar. Genomet til denne bakterien var allerede sekvensert, og informasjon fra genomet ble brukt til å sette sammen et helt nytt genom, syntetisert i laboratoriet fra de enkelte byggesteinene som DNA består av. Deretter ble det syntetiske genomet satt inn i en annen bakterie Mycoplasma capricolum, der kromosomet var fjernet. Bakterien som var laget på denne måten kunne både vokse og dele seg, og avkommet fikk alle egenskapene til M. mycoides. Den syntetiske bakterien har fått kallenavnet Synthia og har fått det latinske navnet Mycoplasma laboratorium.

Utvikling

I utviklingen av syntetisk biologi har flere teknikker vært viktig:

  • DNA-sekvensering som gjør det mulig å lese og kartlegge arvematerialet til alle levende organismer.
  • Syntetisk DNA (biobrikker): produksjon av DNA fra enkle byggesteiner (nitrogenbaser)
  • Rekombinant DNA: DNA satt sammen av DNA fra to eller flere ulike organismer.
  • Genredigering ved bruk av CRISPR hvor det er mulig å endre spesifikke, presise deler av DNAet hos en organisme.

Bruk

Syntetisk biologi har vært brukt til å lage eller modifisere biokjemiske synteseveier, for eksempel for å få mer stabile enzymer eller biologiske systemer ved bruk av tilgjengelige biologisk DNA. DNAet er isolert fra ulike organismer og kan være promotere, operatorer, reguleringsproteiner, deler av enzymer, reseptorer og flere. Enhetene er kalles biobrikker, og i syntetisk biologi settes disse sammen på ulike måter for å få enheter som fungerer på nye måter.

Eksempler

Ekte vanilje er et svært kostbart stoff som og utvinnes fra planter innenfor vaniljeslekten. Ved å analysere den naturlige synteseveien for vanilje hos planten har man fått kunnskap som er brukt til å manipulere E. coli genetisk slik at bakterien produserer vanilje som er helt identisk med naturlig vanilje mye billigere. Biobrikkene i dette tilfellet var de genene fra planten som var nødvendige for at bakterien kunne syntetisere de fem enzymene som trengs for å produsere vanilje. Vanilje som er framstilt på denne måten blir først og fremt brukt i produksjon av iskrem.

Legemidlet artemisinin er et viktig middel mot malaria og kan utvinnes i små mengder av plantensøtmalurt. Forløperen for stoffet, artemisinsyre produseres nå i store mengder i gjær, hvor det har blitt satt inn biobrikker fra planten. Artemisinsyren blir så kjemisk endret til selve legemiddelet artemisinin.

Tebain er forløper for de smertestillende forbindelsene morfin og hydrokodon og produseres av gjærceller ved hjelp av syntetisk biologi. For at gjæren skulle produsere tebain ble det satt inn gener som kommer fra ulike organismer i gjærgenomet. Gener fra planter, rotter og bakterien Pseudomonas ble brukt for å uttrykke de 21 fremmede genene som trengtes for å produsere tebain.

Syntetisk biologi brukes også for å lage mikroorganismer som er skreddersydd for å fjerne forurensende forbindelser fra luft, jord og vann.

Les mer i Store norske leksikon

Kommentarer

Kommentarer til artikkelen blir synlig for alle. Ikke skriv inn sensitive opplysninger, for eksempel helseopplysninger. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan. Det kan ta tid før du får svar.

Du må være logget inn for å kommentere.

eller registrer deg