Waarom wetenschappers GGO’s maken voor onderzoek in het laboratorium

Foto: Stockvault

Genetisch gemodificeerde organismen (GGO’s) zijn krachtige hulpmiddelen die wetenschappers helpen de basis van het leven te bestuderen. De kennis die ze ermee opdoen, is de basis die leidt tot verschillende toepassingen voor iedereen. De kennis kan bijvoorbeeld helpen bij ziekten genezen of honger voorkomen. Veel GGO’s zijn gemaakt voor studies in een laboratorium, maar de kennis die ermee vergaard wordt, is voor iedereen.

Wat is een genetisch gemodificeerd organisme en waarom hebben wetenschappers ze nodig?
Genetica is het studeren van het DNA van een levend wezen, ook wel organisme genoemd. Het DNA is de blauwdruk van het leven: het bevat alle informatie die nodig is om cellen te bouwen en te laten functioneren zoals ze zouden moeten. Om het leven en de ontwikkeling van een organisme te begrijpen, kunnen wetenschappers de genetische informatie aanpassen. Ze kunnen het DNA van een organisme, zoals een bacterie of plant, gericht aanpassen. Zo ontstaat een genetisch gemodificeerd organisme (GGO). Door een specifiek stukje van de genetische informatie aan te passen, bekijken onderzoekers hoe het uiterlijk of gedrag van dat organisme verandert. Zelfs als die verschillen alleen op microscopisch kleine schaal waarneembaar zijn.

“Transcriptiefactoren zijn als experts op een bouwplaats”

Hoe kunnen wetenschappers een GGO maken en hoe gebruiken ze die voor hun experimenten?
Het maken van een GGO volgt basisprincipes, ongeacht het organisme. Bij een van die methoden nemen wetenschappers het DNA van een levende wezen mee naar het laboratorium. Daar maken ze aanpassingen in het DNA en plaatsen dat vervolgens terug in het wezen. Daarna wachten ze en kijken ze wat er gebeurt. Omdat ik met planten werk, heb ik ze als voorbeeld gekozen om het hele proces hieronder in meer detail uit te leggen.

Ik bestudeer de functie van transcriptiefactoren in planten. Transcriptiefactoren zijn eiwitten die individuele cellen helpen te bepalen welk deel van de genetische informatie ze moeten gebruiken, zodat ze hun taak goed kunnen uitvoeren. Je kan die transcriptiefactoren zien als experts op een bouwplaats. Ze instrueren de bouwers en vertellen hen waar ze welk soort werk moeten doen en op welk moment. We weten dus dat transcriptiefactoren dit soort werk doen en dat ze dit ook in andere organismen doen. Maar iedere transcriptiefactor heeft een of meer eigen specialisaties die wij, de wetenschappers, nog niet allemaal kennen. Voor de transcriptiefactor die ik bestudeer, weten we nog niet welke genetische informatie ze controleren, of bij welke functies ze betrokken zijn. Om dat te ontdekken maak ik GGO’s.

Voor mijn onderzoek heb ik de transcriptiefactoren laten oplichten in de cellen van de plant. De cellen die oplichten, zijn de cellen waar de transcriptiefactoren nodig zijn. Met die informatie heb ik één stukje van de puzzel. Samen met andere resultaten kan ik mijn onderzoeksvraag oplossen.

Hoe verloopt het proces precies?
Om een GGO te maken, haal ik eerst het DNA uit de plant. Dat kan van een blad of de wortel zijn, de rest van de plant blijft intact. Elke cel bevat dezelfde informatie, in de vorm van DNA. Door verschillende chemicaliën te gebruiken, breek ik de cellen en scheid ik het DNA van alle andere celonderdelen. Vervolgens isoleer ik de individuele transcriptiefactor waarin ik geïnteresseerd ben. Dat doe ik met een biokatalysator.

Daarna kan ik mijn transcriptiefactor aan een ander stuk DNA koppelen. Dat stuk vormt een eiwit dat werkt als een zaklamp in een levende cel. Op deze manier heb ik de blauwdruk gemaakt voor het zogenaamde fusie-eiwit, dat zal worden gevormd tussen de transcriptiefactor en het “zaklamp” -eiwit. Dat gemodificeerde stukje DNA stop ik vervolgens terug in de plant. De plant kan niet herkennen dat twee afzonderlijke stukjes DNA aan elkaar zijn gehecht. Het zal dus een enkel eiwit bouwen op basis van de genetische code. Hierdoor zullen de cellen waarin de transcriptiefactor aanwezig is (die belangrijk zijn) onder een microscoop oplichten, de andere niet. Zo kan ik zien in welke soorten cellen de transcriptiefactoren aanwezig moeten zijn, om de plant gezond te houden.

Hoe ziet zo’n gloeiende transcriptiefactor eruit?
Voorafgaande aan mijn studie, is er al veel onderzoek gedaan om alle gereedschappen beschikbaar te maken voor het maken van GGO’s. Wetenschappers kunnen ze gebruiken in planten, bacteriën en zoogdieren (hoewel er kleine verschillen kunnen gelden). Daardoor kunnen onderzoekers over de hele wereld het DNA van verschillende soorten organismen wijzigen en meer te weten komen over fundamentele processen in het leven.

Hieronder zie je een voorbeeld van een microscopische afbeelding: de wortelpunt van een plant. De verschillende soorten cellen worden zichtbaar gemaakt door een rode kleurstof. De gele stippen zijn de gloeiende eiwitten. Ze zijn van nature aanwezig in de kern van de cel: een bol-vormig deel dat een groot deel van het DNA bevat. Daardoor zien we gloeiende eiwitten als kleine rondjes.

Een plantenwortel zoals te zien onder een microscoop. de gele stippen zijn gloeiende eiwitten.

Dankzij eerder onderzoek weet ik welke functie de verschillende cellen van de wortelpunt hebben. Sommige cellen zorgen ervoor dat de wortels dieper groeien, sommige bouwen een beschermende laag naar buiten op en sommige transporteren water en voedingsstoffen naar andere delen van de plant. Ik kan deze kennis gebruiken om de celtypes te identificeren waarin ik het gele signaal zie.

“Er is altijd een basis van kennis nodig om iets geweldigs te creëren”

Mijn transcriptiefactor bevindt zich in de beschermende cellen aan de buitenkant van de wortel. Dat geeft me het idee dat de transcriptiefactor de genen van de cel instructies geeft om te helpen in het beschermen van de plant. Nu kan ik vervolgexperimenten doen en bijvoorbeeld achterhalen welke genen de transcriptiefactor direct aanstuurt. Hiermee creëer ik zeer fundamentele kennis. Zodra ik de processen begrijp, kunnen anderen proberen hiervoor toepassingen te vinden.

Er is altijd een basis van kennis nodig om iets geweldigs te creëren. Net zoals ik de kennis, gecreëerd door andere wetenschappers, nodig heb om mijn werk te doen. Mijn onderzoek kan worden gebruikt om planten te maken die extreme droogte kunnen weerstaan, of om nieuwe technieken uit te vinden waarmee andere wetenschappers nog meer kennis kunnen opdoen. Dat geeft nog meer mogelijkheden voor belangrijke toepassingen. En zo kan iedereen profiteren van dit kennisfundament.

Published by Katrin Heidemeyer

Katrin Heidemeyer ist Doktorandin im Bereich Biochemie an der Wageningen University and Research. Durch ihre Arbeit möchte sie das Wissen über die Spezifität von Hormon-Signalen in Pflanzen erweitern. Da ihre Interessen über Pflanzenbiologie hinausreichen, schreibt sie in ihrer Freizeit über diverse Themen. Von Ernährung zu Psychologie, der Neugierde sind keine Grenzen gesetzt.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out /  Change )

Google photo

You are commenting using your Google account. Log Out /  Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out /  Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out /  Change )

Connecting to %s

Create your website at WordPress.com
Get started