Eerste complete computermodel van een organisme is een feit!

Wetenschappers hebben voor het eerst een computermodel van een volledig organisme gemaakt. En dat biedt grote mogelijkheden.

De onderzoekers bestudeerden de bacterie Mycoplasma genitalium door meer dan 900 wetenschappelijke papers over het organisme te bestuderen. De keuze om juist van deze bacterie een computermodel te maken, is logisch. De bacterie heeft een piepklein genoom dat uit slechts 525 genen bestaat. Ter vergelijking: de bacterie E. coli telt er 4288.

Nabootsen
Elke moleculaire interactie die in M. genitalium plaats kan vinden, is de computer nu bekend. Dat meldt het blad Cell. En zo’n computer die weet hoe een organisme werkt en dus kan nabootsen hoe het op verschillende dingen reageert, is wel heel handig.

Begrijpen
We kunnen tegenwoordig heel veel informatie over verschillende genen verzamelen. Wanneer we bijvoorbeeld meer te weten willen komen over de functie van een gen dan schakelen de onderzoekers dat ene gen uit en kijken wat er gebeurt. Maar vaak is die aanpak niet toereikend. “Veel van de problemen waar we in geïnteresseerd zijn, zijn geen problemen die maar één gen betreffen,” vertelt onderzoeker Markus Covert. “Ze zijn het complexe resultaat van honderden of duizenden genen die op elkaar reageren.” Door de informatie van al die verschillende genen op één plaats te verzamelen, kunnen we een beeld krijgen van het grotere plaatje: hoe werken al die genen samen? En dat is nu wat onderzoekers gedaan hebben. Ze hebben alle processen die zich in de bacterie af kunnen spelen, in een computermodel gegoten en kunnen de processen nu dus nabootsen en zien wat er gebeurt. “Je weet niet hoe iets echt werkt totdat je het zelf nagemaakt hebt,” stelt onderzoeker Jayodita Sanghvi.

Sneller
Met het computermodel kunnen onderzoekers tal van experimenten doen. De resultaten van die experimenten moeten vervolgens nog wel getoetst worden door proeven met echte bacteriën. Maar het computermodel kan het één en ander wel sneller laten verlopen. “Als je een model gebruikt om je experimenten te leiden, dan ontdekt je dingen sneller,” weet Covert.

CAD
Maar er zijn meer mogelijkheden. Bijvoorbeeld op het gebied van CAD (Computer-Aided Design). Met behulp van CAD kunnen onderzoekers testen wat wel en niet werkt. De methode wordt al volop gebruikt bij bijvoorbeeld het bouwen van vliegtuigen. Dankzij CAD hoeven er niet meer tal van prototypes gebouwd en aangepast te worden, maar kan er relatief snel een perfect werkend prototype ontwikkeld worden. Simpelweg omdat virtueel al te zien is wat wel en niet werkt. Onderzoekers zouden zoiets ook graag gebruiken om micro-organismen te creëren. Uiteindelijk moet het zo mogelijk zijn om bijvoorbeeld bacteriën die gebruikt worden in de farmaceutische industrie op grote schaal en heel efficiënt te produceren.

Maar zover is het nog niet. Daarvoor moeten eerst nog computermodellen van andere organismen worden gemaakt. En veel van die organismen zijn een stuk complexer dan M. genitalium.