Advertentie
Advertentie

Microben worden fabrieken van de toekomst

Het Amerikaanse Gingko Bioworks ontwikkelde een platform dat gebruikt kan worden om cellen van micro-organismen te herprogrammeren

Genetisch gewijzigde micro-organismen kunnen onze economie duurzamer en efficiënter maken. Europa loopt achter in de doorbraak van ‘synthetische biologie’, maar Vlaanderen heeft ook troeven.

Vraag aan de grote namen van het computertijdperk waar ze de volgende grote doorbraken verwachten, en je krijgt een verrassend antwoord. ‘De grootste innovaties van de 21ste eeuw zullen plaatsvinden op de kruising van biologie en technologie’, zei Apple-oprichter Steve Jobs tien jaar geleden, op een moment dat hij de strijd aan het verliezen was met zijn pancreaskanker.

De essentie

  • Synthetische biologie is een snelgroeiend vakgebied met kenmerken die doen denken aan de revolutie in microchips.
  • Het gebruik van synthetisch DNA heeft tal van mogelijke toepassingen, onder meer in de farmacie, de voeding, de chemie en de afvalverwerking.
  • Meerdere Vlaamse onderzoekscentra willen in Leuven een 'biofoundry' bouwen om doorgedreven onderzoek mogelijk te maken.

Microsoft-oprichter Bill Gates is er even sterk van overtuigd dat de oplossingen voor de grote uitdagingen van de mensheid in een klein hoekje zitten: niet alleen in microchips, maar ook in genetisch gemodificeerde micro-organismen die door de mens geprogrammeerd zijn om bepaalde taken uit te voeren. ‘Als ik vandaag een tiener was, zou ik de biologie aan het hacken zijn’, zei hij ooit aan het techblad Wired. Ook andere grote namen uit Silicon Valley – van PayPal-oprichter Peter Thiel tot Eric Schmidt (ex-Google) en Jerry Yang (ex-Yahoo) – hebben de voorbije jaren al miljoenen in de ontluikende sector van synthetische biologie of ‘synbio’ gepompt.

Sneller en goedkoper

Hun enthousiasme is begrijpelijk: de dynamiek in de sector is sterk vergelijkbaar met de revolutie die microchips enkele decennia geleden hebben veroorzaakt. Zoals computerchips razendsnel krachtiger en goedkoper werden en nieuwe toepassingen mogelijk maakten, kunnen bio-ingenieurs vandaag steeds sneller en goedkoper genetische code ontwikkelen en uittesten. Die code heeft veel weg van computersoftware, met dat verschil dat je in plaats van eentjes en nulletjes combinaties moet maken van de letters G, C, A en T, die verwijzen naar de vier chemische bestanddelen van DNA.

Je kan al vrij lange DNA-combinaties maken, voor pakweg enkele honderden euro’s voor een langere sequentie.
Kevin Verstrepen
Professor KU Leuven en VIB

‘Synthetische biologie houdt in dat je kunstmatig DNA in een fabriek aanmaakt. Dat mag je letterlijk nemen: je typt een DNA-sequentie in en een machine levert je een tube met kant-en-klaar DNA af. Vandaag kan je al vrij lange combinaties maken voor slechts enkele eurocenten per letter, of pakweg enkele honderden euro’s voor een langere sequentie’, zegt professor Kevin Verstrepen (KU Leuven, VIB), een Vlaamse autoriteit in synthetische biologie. Hij leidt in Leuven een lab dat onder meer onderzoek doet naar het gebruik van genetisch geprogrammeerde gisten om suikers om te zetten in complexe moleculen die als basis gebruikt worden in geneesmiddelen, of om biobrandstoffen en bioplastics uit afvalstoffen te maken.

Het zijn maar enkele van de ontelbare toepassingen die door de DNA-revolutie mogelijk worden. Gewijzigde gisten en bacteriën kan je ook inzetten om zeldzame moleculen met een geneeskrachtige of voedzame werking op industriële schaal aan te maken in grote tanks. De ‘truc’ bestaat erin dat je de organismen zo programmeert dat ze een goedkope en ruim beschikbare organische grondstof omzetten in een schaars en duur eindproduct.

Het Californische biotechbedrijf Amyris gebruikt als grondstof suikerriet, dat in fermentatietanks wordt omgezet in diverse molecules voor de cosmetica-, voedings- en farma-industrie. Het bedrijf vond jaren geleden al een manier om een antimalariamiddel goedkoop en op grote schaal te produceren, wat sterk heeft bijgedragen tot het terugdringen van die ziekte in arme landen.

Jurassic Park

Jurassic Park: niet meer zo vergezocht als je zou denken. ©WALT DISNEY PICTURES

Je kan micro-organismen ook programmeren om afval te verwerken tot nuttige grondstoffen, of om duurzaam bioplastic te maken dat na gebruik weer kan worden afgebroken. Zelfs de dino's van ‘Jurassic Park’ lijkt plots niet meer zo vergezocht. ‘Het is realistisch geworden verdwenen soorten, zoals mammoeten, weer tot leven te wekken met kunstmatig DNA’, zegt Verstrepen.

Ook investeerders zijn overtuigd van het potentieel. In een recent rapport schat de consultant EY dat de synbiosector in 2019 voor 4,4 miljard dollar private investeringen heeft aangetrokken, ruim vier keer meer dan in 2010. Het grootste deel van dat bedrag (14 miljard) ging naar medische toepassingen (diagnostica en therapeutica).

Een van de meest besproken beursnieuwkomers op Wall Street is het Amerikaanse bedrijf Gingko Bioworks, opgericht door een groep wetenschappers van het MIT-instituut. Het ontwikkelde een platform dat bedrijven en wetenschappers kunnen gebruiken om cellen van micro-organismen te herprogrammeren. Gingko trekt naar Wall Street via een fusie met een blancochequebedrijf (spac), waarbij het op 15 miljard dollar gewaardeerd wordt.

Europa loopt achter

De Amerikaanse miljarden geven de sector wellicht een stevige boost, maar vestigen tegelijk de aandacht op de relatieve achterstand die Europa heeft. De synbio-expertise zit op het oude continent verspreid over meerdere landen, waardoor de overheidsbudgetten voor onderzoek eerder versnipperd zijn, zegt Verstrepen. Een andere hinderpaal is de strenge Europese regelgeving rond genetisch gewijzigde organismen (GGO’s), die het vooral in de landbouw en de voedingsindustrie moeilijk maakt om te innoveren.

Vlaanderen staat internationaal op de kaart als een potentieel interessant gebied voor synthetische biologie.
Toon Swings
Vlaams Instituut voor Biotechnologie

Gelukkig heeft onze regio ook troeven. ‘Vlaanderen staat internationaal op de kaart als een potentieel interessant gebied voor onderzoek en investeringen in synthetische biologie’, zegt Toon Swings, die bij het ‘Tech Watch-team' van het Vlaams Instituut voor Biotechnologie (VIB) nieuwe technologieën in de gaten houdt. Terwijl de Leuvenaar Verstrepen vooral sterk is in microbieel onderzoek, staat het lab van de Gentse onderzoeker Thomas Jacobs hoog aangeschreven in onderzoek naar de genetica van gewassen.

Ons land telt bovendien heel wat bedrijven die belang kunnen hebben bij lokaal onderzoek, zowel in de medische sector, de voedingsindustrie als de chemische nijverheid. ‘Een groot deel van het potentieel van synthetische biologie zit nog in de fase van academisch onderzoek. België en Europa zouden zich het best specialiseren in bepaalde nichetoepassingen en doen er goed aan de relaties tussen universiteiten en bedrijven te versterken’, zeggen Guy Hélin en Philippe Gabant, de oprichters van het Waalse synbiobedrijf Syngulon (zie inzet).

Vlaamse biofoundry

1,7 miljoen
euro
Het Fonds voor Wetenschappelijk Onderzoek (FWO-Vlaanderen) stopt 1,7 miljoen euro in de uitbouw van een Vlaamse biofoundry.

Onderzoekers verbonden aan verschillende Vlaamse instituten (VIB, KU Leuven, Vito, VUB, UGent, U Antwerpen) hebben de handen in elkaar geslagen om het Leuvense labo van Kevin Verstrepen uit te bouwen tot de eerste Europese ‘biofoundry’, een fabriek waar academici en de industrie de volledige onderzoeks- en testcyclus kunnen beheersen zonder af te hangen van derde partijen. Het Fonds voor Wetenschappelijk Onderzoek (FWO-Vlaanderen) maakt daarvoor 1,7 miljoen euro vrij. Door samen te werken, hopen de partners ook bij de Europese Commissie middelen te vinden om de onderzoekscapaciteit verder uit te breiden.

De machines om synthetisch DNA te maken, zijn peperduur - nog iets dat de sector gemeen heeft met de chipproductie. ‘Naast de investering van het FWO hebben hebben we in de biofoundry van Leuven een toestel geïnstalleerd dat volautomatisch tienduizenden mutaties kan aanbrengen in gist of bacteriën. Daarvoor had je vroeger in een lab meerdere maanden nodig. De catalogusprijs van dat toestel is 350.000 euro’, zegt Swings. 

Luikenaars bestrijden ziekenhuisbacterie

De Luikse start-up Syngulon is een van de bedrijven in ons land die actief zijn in synthetische biologie. Syngulon ontwikkelde een methode om ongewenste bacteriën te bestrijden.

Het ontwikkelde een alternatief voor klassieke antibiotica op basis van bacteriocines. Dat zijn molecules (peptiden) die bacteriën van nature aanmaken om andere microben te doden. Ze werden in 1925 ontdekt door de Belgische onderzoeker André Gratia, maar sinds de opkomst van antibiotica raakten ze wat in de vergeethoek.

Bacteriocines hebben het voordeel dat ze heel gericht ingezet kunnen worden tegen ongewenste ziektekiemen, in tegenstelling tot antibiotica, die een veel breder spectrum bestrijken. Ze kunnen ook helpen in de strijd tegen bacteriën die resistentie hebben opgebouwd tegen antibiotica. Syngulon heeft daarrond onderzoeksprogramma’s lopen met de universitaire ziekenhuizen van UCL, ULB en het Franse Besançon.

De bacteriocines van Syngulon worden ook gebruikt om productieprocessen in de farmaceutische sector en de cosmetica-industrie bacterievrij te houden. ‘Die technologie hebben we in 2020 in licentie gegeven aan Enzymicals. Dit jaar is er een licentie bijgekomen met een Amerikaans bedrijf, maar dat is confidentiële informatie’, zegt medeoprichter en CEO Guy Hélin.

Andere toepassingen waar Syngulon een markt in ziet, zijn het terugdringen van antibiotica in dierenvoeding en het tegengaan van bacterieculturen in koeltorens. Het bedrijf is nog volledig in privéhanden, maar Hélin sluit niet uit dat de activiteiten in de farmasector worden afgesplitst in een apart bedrijf.

Lees verder

Advertentie
Advertentie
Advertentie

Gesponsorde inhoud

Gesponsorde inhoud