Vijf toepassingen van genetisch gemodificeerde micro-organismen

Producten gemaakt met genetische gemodificeerde bacteriën zijn niet meer weg te denken uit ons dagelijks leven, op grote en kleine schaal. NEMO Kennislink zet vijf alledaagse toepassingen van genetisch gemodificeerde bacteriën op een rijtje.

4 januari 2023

Bacteriën zijn briljante chemici. Ze produceren van nature allerlei nuttige stoffen, waar wij als mensen al decennia gebruik van maken. Met behulp van genetischemodificatietechnieken, zoals CRISPR Cas, is er meer mogelijk dan ooit. Door het DNA aan te passen kunnen we bacteriën namelijk voorzien van nieuwe, gunstige eigenschappen. Zo zijn ze in te zetten om bouwstenen voor allerlei producten te maken in een proces dat fermentatie heet. Daarnaast kan genetische modificatie de efficiëntie waarmee bacteriën stoffen omzetten, afbreken of produceren flink opkrikken.

Genetisch gemodificeerde bacteriën worden op grote schaal toegepast in verschillende sectoren. Daar zijn ze dan ook zeer geschikt voor. Waarom? Het grote voordeel van bacteriën is dat ze zich snel vermenigvuldigen. Niet via voortplanting, maar door zichzelf te klonen. Als je het DNA van één bacterie aanpast, heb je dus binnen de kortste keren een hele kolonie die over de nieuwe eigenschap beschikt die jij nodig hebt. En dat is erg handig voor onderzoekers en biotechnici.

Kortom, we zetten de bacterie tegenwoordig hard aan het werk. Waar gebruiken we deze levende fabriekjes zoal voor? NEMO Kennislink zet vijf toepassingen op een rij

Vijf toepassingen

Menselijke insuline
E-nummers
Krachtig wasmiddel
Stremsel voor kaas
Vitamine B12-supplementen

Menselijke insuline

Een van de eerste producten die met behulp van genetisch gemodificeerde bacteriën op de markt kwam, is menselijke insuline. Dit hormoon, dat onder meer het suikergehalte van je bloed op peil houdt, is al sinds 1922 in omloop als medicijn voor mensen met diabetes. Alleen werd daar eerst dierlijke insuline voor gebruikt, uit de alvleesklier van geslachte varkens en koeien. Dit werkte wel, maar omdat de dierlijke variant van insuline net niet hetzelfde is als de menselijke, leverde dit nog wel eens een allergische reactie op. Gelukkig lukte het in 1982 om een stukje van ons eigen DNA, dat codeert voor menselijke insuline, met genetische modificatie in te brengen bij de E. colibacterie. Dit levert insuline op die veel meer op die van mensen lijkt.

Terug naar de toepassingen ↑

E-nummers

zijn hulpstoffen die in veel voedingsmiddelen van mensen en dieren zitten, bijvoorbeeld om ze een mooiere kleur, betere smaak of langere houdbaarheid te geven. Geen wonder dat de supermarkt er vol mee ligt – kijk maar eens op de verpakkingen van de producten in je voorraadkast. Hoewel sommige E-nummers in de natuur voorkomen, zijn er ook een hoop synthetische varianten. Deze worden op grote schaal in fabrieken gemaakt, vaak met behulp van genetisch gemodificeerde bacteriën. Neem bijvoorbeeld de bekende zoetstof aspartaam, dat veel in lightfrisdranken zit. Om dit stofje te maken, heb je het eiwit thermolysine nodig dat afkomstig is uit de bacterie Bacillus proteolicus. Om op grote schaal thermolysine, en dus aspartaam te maken, zijn deze bacteriën genetisch gemodificeerd, zodat ze een extra hoge productieopbrengst opleveren.

Terug naar de toepassingen ↑

Krachtig wasmiddel

Een wasje draaien met koud water is beter voor je kleding en het milieu. Maar maakt het je wasgoed wel echt schoon? Het antwoord is overtuigend ja. Dat komt doordat er verschillende actieve stoffen aan wasmiddel worden toegevoegd, waaronder enzymen. Dat zijn eiwitten die helpen bij chemische processen, zoals het afbreken van vuil. Zo breken subtilisines de eiwitten uit zweet en bloedvlekken af tot kleinere eiwitten en aminozuren, die gemakkelijk weg te spoelen zijn, zelfs bij koude temperaturen. Subtilisines, die vroeger gewonnen werden uit de bacterie Bacillus subtilis, zitten al sinds 1959 in wasmiddel. En met behulp van genetische modificatie zijn er nog veel meer bacteriën ontwikkeld die op grote schaal nuttige enzymen voor in wasmiddelen maken.

Terug naar de toepassingen ↑

Stremsel voor kaas

Je zou het niet zeggen, maar kaas is vrij ingewikkeld om te maken. Mede doordat er stremsel voor nodig is: een mengsel van eiwitten, uit de maag van kalfjes, dat gebruikt wordt om kaas een vaste structuur te geven. Dit heet lebstremsel en het is nog steeds de meest gangbare manier om kaas te maken in Nederland. Toch zijn er ook alternatieven op de markt, zoals plantaardig stremsel en microbieel stremsel. Dit laatste wordt gemaakt met behulp van genetisch gemodificeerde schimmels en bacteriën die een kalfsgen bevatten dat codeert voor een eiwit dat melkeiwitten opsplitst. Dit levert stremsel op dat precies hetzelfde is als de dierlijke variant. Vaak staat het daarom niet eens op de verpakking.

Terug naar de toepassingen ↑

Vitamine B12-supplementen

De meeste dieren hebben bacteriën in hun maag-darmkanaal die vitamine B12 (cobalamine) produceren. Wij mensen hebben dit geluk niet en zijn daarom afhankelijk van de hoeveelheid vitamine B12 die we binnenkrijgen via dierlijke producten, zoals vlees, melk en eieren. Als je hier te weinig van eet, kan een chronisch tekort ontstaan dat mogelijk bloedarmoede en neurologische problemen veroorzaakt. Vroeger moest je dan rauwe lever eten, maar tegenwoordig zijn daar gelukkig supplementen voor. De vitamine B12 hieruit wordt nog altijd door bacteriën gemaakt, bijvoorbeeld door Pseudomonas denitrificans. Deze bacterie is met behulp van genetische modificatie extra efficiënt gemaakt voor een hoge productieopbrengst.

Terug naar de toepassingen ↑