Het organisme bezit de vier nucleobasen die elk organisme op aarde bezit plús twee synthetische nucleobasen.

Nucleobasen vormen tweetallen: basenparen. En die basenparen vormen de ‘treden’ van de ‘DNA-ladder’. Afbeelding: Taka (via Wikimedia Commons).

Al het leven op aarde is gebaseerd op vier nucleobasen: A, T, C en G (zie afbeelding hiernaast). Tenminste: tot nu toe was dat zo. Want onderzoekers komen nu met een organisme op de proppen dat in zijn genetische code naast deze natuurlijke nucleobasen twee synthetische basen bezit: X en Y.

Stabiel
En die semi-synthetische genetische code is stabiel. Dat wil zeggen: wanneer het organisme zich deelt, blijven X en Y deel uitmaken van de genetische code. En dat is een primeur. Nog niet eerder slaagden onderzoekers erin om een stabiel semi-synthetisch organisme te creëren.

Aanpassingen
De synthetische nucleobasen X en Y werden al in 2014 ontwikkeld en in de genetische code van een E. coli-bacterie geplaatst. Maar de bacterie slaagde er niet in om wanneer hij zich deelde deze nucleobasen te behouden. En met die nucleobasen verloor hij ook de extra informatie die in zijn DNA was gestopt. “Jouw genoom moet een leven lang stabiel zijn,” legt onderzoeker Floyd Romesberg uit. “Als het semi-synthetische organisme een echt organisme moet worden, moet het in staat zijn om die informatie te behouden.” En dus werden er maatregelen genomen. Zo werd onder meer de Y geoptimaliseerd, zodat deze gemakkelijker gekopieerd kon worden. Daarnaast zorgden de onderzoekers ervoor dat het organisme een genetische sequentie zonder X en Y als kwaadaardig aanzag. Een cel die X en Y liet vallen, werd dan ook direct vernietigd. Zo werd het organisme als het ware immuun voor het verlies van de synthetische nucleobasen.

Voor altijd
Experimenten tonen aan dat het semi-synthetische organisme na die ingrepen zelfs na 60 keer delen nog in staat is om de X en Y in zijn genoom te behouden. De onderzoekers denken dan ook dat het organisme de synthetische nucleobasen voor altijd in bezit kan houden.

WIST JE DAT…

Maar welke implicaties heeft deze doorbraak nu? Allereerst benadrukken de onderzoekers dat hun werk alleen toepassingen kent in eencelligen en dus niet in complexere levensvormen. Daarnaast zijn er op dit moment geen toepassingen voor het semi-synthetische organisme: de wetenschappers hebben het organisme alleen zo ver gekregen dat deze genetische informatie opslaat. Maar: in de toekomst kan dat gaan veranderen. Wetenschappers zoeken nu uit hoe hun nieuwe genetische code gekopieerd kan worden naar RNA: het molecuul in de cellen dat nodig is om DNA te vertalen naar eiwitten. “Dit onderzoek legt de basis voor wat we in de toekomst willen gaan doen,” stelt onderzoeker Yorke Zhang. En wat willen de onderzoekers dan precies gaan doen? Ze stellen zich voor dat hun studie gebruikt kan worden om eencellige organismen nieuwe functies te geven, waarna deze een bijdrage kunnen leveren aan het ontdekken van nieuwe medicijnen en nog veel meer.