Je leest:

GM-micro-organismen: chemische fabriekjes

GM-micro-organismen: chemische fabriekjes

Auteur: | 7 mei 2009

Is kaas een compleet natuurlijk product? Je zou denken van wel, maar dat ligt iets genuanceerder. Om het eindproduct minder vloeibaar te maken is het enzym chymosine nodig. Traditioneel werd dat uit de maag van kalfjes gewonnen, maar tegenwoordig wordt het geproduceerd door genetisch gemodificeerde schimmels. Op nog veel meer plaatsen kun je genetisch gemodificeerde micro-organismen tegenkomen.

Micro-organismen zijn ééncelligen die te klein zijn om met het blote oog te kunnen zien. In deze groep horen bacteriën, protozoa, algen en schimmels thuis. In de natuur komen micro’s overal voor, zelfs in de diepste oceanen en in de heetste geisers. Het DNA van met name bacteriën en schimmels is, vanwege bijzondere eigenschappen, interessant om te gebruiken voor genetische modificatie van andere organismen.

Medium
Micro-organismen leven ook op extreme plaatsen, zoals in hete geisers. Het DNA van zulke extremofielen bevat vaak bijzondere eigenschappen die goed van pas kunnen komen in de industrie.
Andreas Tille, Wikimedia Commons

Economisch niet voordelig

Bovendien produceren veel micro-organismen van zichzelf al allerlei nuttige stoffen. Er zit een rem aan deze productie, waardoor het kweken van standaard micro-organismen economisch niet voordelig is. Met genetische modificatie kun je bacteriën en schimmels eenvoudig aansporen tot het maken van een grotere hoeveelheid stoffen. Op die manier werken micro-organismen tegenwoordig aan voedingsstoffen en geneesmiddelen. Ook nemen zijn de functie over van een aantal zware chemicaliën in de industrie.

GM-aspartaam

Zowel in voedsel voor dier als mens zitten allerlei toevoegingen en hulpstoffen. Aminozuren, vitaminen, smaakstoffen, enzymen en ga zo maar door. Veel E-nummers die je terugvindt op de verpakkingen van producten worden gemaakt met behulp van genetisch gemodificeerde bacteriën. De zoetstof aspartaam, bekend uit light-frisdranken, is hiervan een goed voorbeeld. Je maakt aspartaam door het aminozuur fenylalanine te combineren met asparaginezuur. Dit gebeurt met behulp van het enzym thermolysine, afkomstig uit de bacterie Bacillus proteolicus. Deze bacterie is met genetische modificatie bewerkt om een hoge productieopbrengst te krijgen.

Medium
Als je in de supermarkt voor een schap frisdrank staat, denk je vast niet onmiddellijk aan genetisch gemodificeerde micro-organismen. Toch is een gemodificeerde bacterie verantwoordelijk voor de productie van de zoetstof aspartaam, een belangrijke hulpstof in light-frisdranken.
Flickr, Wikimedia Commons

E.coli insuline

Bacteriën en schimmels zijn ook in staat om stukjes menselijk DNA op te nemen. Hierdoor kunnen zij eiwitten produceren die nuttig zijn voor het maken van geneesmiddelen en vaccines. Denk maar eens aan insuline voor diabetespatiënten. Oorspronkelijk waren koeien, paarden en varkens een belangrijke bron voor dit medicijn. Al vanaf 1982 is menselijke insuline op de markt dat geproduceerd wordt door de bacterie Escherichia coli (E.coli). Het eindresultaat is niet exact gelijk aan natuurlijke menselijke insuline, maar komt daar door verbetering van de huidige techniek wel steeds dichter in de buurt.

Insuline
Menselijke insuline wordt al vanaf de jaren ’80 gemaakt door de bacterie E.coli. Met behulp van genetische modificatie passen wetenschappers de bacterie steeds zodanig aan, dat de gemaakte insuline inmiddels bijna exact gelijk is aan de natuurlijke menselijke vorm.

Milieuvriendelijk wasmiddel

Bij veel industriële productieprocessen zijn zware chemicaliën nodig die schadelijk zijn voor het milieu. Met behulp van genetische modificatie kunnen deze chemicaliën soms vervangen worden door een schoner alternatief. Zo maken gemodificeerde bacteriën bepaalde enzymen die zeer nuttig zijn in wasmiddelen. Op lage temperaturen gaan al die vieze vlekken toch uit je allermooiste kleren.

Biobrandstof

De productie van biobrandstof is afhankelijk van genetische modificatie. Biobrandstof wordt veelal gewonnen uit plantaardig afval. Dit bevat vooral veel stoffen uit de celwand van de plant, zoals cellulose en lignine, die niet direct afbreekbaar zijn. Op dit moment wordt plantenafval voorbewerkt met cellulase enzymen waardoor micro-organismen er uiteindelijk ethanol van kunnen maken. In de toekomst is dat waarschijnlijk niet meer nodig. Onderzoekers maakten eind 2008 een genetisch gemodificeerde schimmel die direct cellulose om kan zetten in ethanol.

Medium
Zonder genetische gemodificeerde micro-organismen geen biobrandstof. Op dit moment zetten micro-organismen voorbewerkt plantenafval om in ethanol. Uiteindelijk is het de bedoeling dat micro-organismen direct brandstof kunnen maken uit plantenresten.

Hoe komt het dat genetisch gemodificeerde micro-organismen veel vaker gebruikt worden dan planten of dieren? Micro-organismen hebben een aantal belangrijke voordelen. Ten eerste is het niet zo ingewikkeld om de genetische eigenschappen van bacteriën en schimmels te veranderen. Deze organismen nemen vreemd DNA veel makkelijker op dan bijvoorbeeld een zoogdier. Bovendien zijn bacteriën en schimmels over het algemeen heel goed te kweken en groeien ze ontzettend snel.

Schone resten

De productie van voedingsstoffen, enzymen en geneesmiddelen met behulp van micro-organismen vindt plaats in fermenteervaten. In deze vaten zijn de condities voor het maken van het eindproduct optimaal. De resten van een productieproces met genetisch gemodificeerde micro-organismen zijn veelal biologisch afbreekbaar en laten weinig sporen achter in afvalwater. Stoffen maken met bacteriën en schimmels is een stuk schoner dan productie op de ouderwetse, chemische manier.

Medium
Productieprocessen met genetisch gemodificeerde micro-organismen vinden plaats in fermenteervaten. De kans dat bacteriën en schimmels hieruit ontsnappen, is klein. Bedrijven die met gemodificeerde micro-organismen werken, zijn wel verplicht verschillende veiligheidsmaatregelen te nemen.
Kafziel, Wikimedia Commons

Er bestaat natuurlijk altijd een risico (hoe klein ook) dat micro-organismen uit het productieproces ontsnappen. Dit kan gevaar opleveren voor mens en milieu. Daarom moeten bedrijven die werken met genetische gemodificeerde bacteriën en schimmels verschillende veiligheidsmaatregelen nemen. Te denken valt aan het afsluiten van verspreidingswegen of een ingreep waardoor de micro-organismen buiten het laboratorium weinig kans hebben om te overleven.

De grote verdwijntruc

Het is makkelijk om producten van genetisch gemodificeerde micro-organismen op de markt te brengen: een vermelding op het etiket is in de meeste gevallen zelfs niet nodig. Het product dat een gemodificeerde bacterie of schimmel produceert, is namelijk niet anders dan het product dat ontstaat na een chemisch productieproces. In beide gevallen wordt het eindresultaat geïsoleerd en puur gemaakt. Het vreemde DNA van genetisch gemodificeerde micro-organismen verdwijnt daardoor helemaal uit het product.

Genetische modificatie van micro-organismen kent al ontzettend veel toepassingen. Bacteriën en schimmels nemen makkelijk vreemd DNA op, groeien snel en kunnen een hoge productie halen. Doordat het eindproduct puur is, is het niet nodig om ‘genetisch gemodificeerd’ op het etiket te vermelden. Micro-organismen worden ingezet voor het produceren van voedingsstoffen en geneesmiddelen, als vervanging van zware chemicaliën en bij het maken van biobrandstof.

Bronnen

GM microorganisms taking the place of chemical factories, GMO Compass, 2006

Zie ook

Bakkersgist wordt chemiefabriek (Kennislinkartikel van TU Delft) Schimmeldiesel (Kennislinkartikel) Bacteriën kunnen alles – als ze samenwerken (Kennislinkartikel van Bionieuws) Voedsel van topkwaliteit (Kennislinkartikel van Natuurwetenschap en Techniek)

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 07 mei 2009

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.