Stressfrie celler er vejen frem

Stressede medarbejdere er ikke produktive. Det samme gælder faktisk for gærceller.

Genmodificerede gærceller bruges som cellefabrikker i biotekindustrien til at producere alt fra insulin til biobrændstof. Men efter en tid med høj produktion bliver cellerne stressede, og produktiviteten falder. Så skal der nye celler til, og det koster. For selv om udgangspunktet er almindeligt bagegær, skal der en længere proces til for at genstarte cellefabrikken med friske, ustressede celler.

Men nu har seks studerende fra DTU Systembiologi fundet en måde, hvorpå man kan undgå at stresse gærcellerne og dermed forhåbentlig forlænge deres levetid som cellefabrikker. I hvert fald er deres foreløbige forskningsresultater så lovende, at det lige nu overvejes at tage patent på dele af projektet.

Dna som byggesten

Det hele startede i januar måned. Seks bioteknologistuderende besluttede at danne et hold og deltage i den internationale konkurrence i syntetisk biologi for studerende, iGEM, som arrangeres af Massachusetts Institute of Technology (MIT) i Boston, USA.

Syntetisk biologi er et relativt nyt felt, der kombinerer molekylær biologi, matematik og computerteknologi. Konkurrencen er en rigtig ingeniørdisciplin, for det handler om at bygge et system, der kan noget nyt og spændende. Men byggeklodserne i syntetisk biologi er dna, og det, der skal bygges, er et biologisk system, der kan sættes ind i en levende celle og få cellen til at opføre sig på en bestemt måde.

Cellen skal have en pause

Ideen til projektet kom fra adjunkt Kiran Patil fra DTU Systembiologi, som blev en af holdets vejledere. Gærceller har en vækstcyklus, som varierer mellem højt og lavt stofskifte eller energiniveau.

Så udgangspunktet for DTU-holdets projekt var følgende hypotese: Hvis man kun lader cellerne producere, når deres energiniveau naturligt er i top, og holde pause, når det er i bund, så stresser man ikke cellerne, og derved kan de leve og producere længere.

Derfor stod holdet over for to udfordringer: For det første skulle de finde ud af, hvornår cellernes stofskifte var i top og derfor klar til at producere. For det andet skulle de finde en metode til at tænde og slukke for cellernes produktion på det rigtige tidspunkt. Og det lykkedes faktisk holdet fra DTU at designe et system, der kunne begge dele.

Grønt lys

Først fik de indsat et gen i gærcellen, der gjorde, at den lyste grønt, når den nåede det aktive stadie i sin cyklus. Derefter kunne de, ved hjælp af den skiftende grønne farve, følge og måle cellens ændringer i energiniveau. Derefter fik de designet en såkaldt promoter, der kan tænde for cellens produktion, når der er energioverskud, og slukke igen, når energiniveauet bliver for lavt.

Efter ni måneders hårdt arbejde var resultaterne i hus, og de seks studerende kunne drage til MIT og præsentere projektet.

Guldmedalje

Nu er holdet netop vendt hjem, oven i købet med en guldmedalje, som betyder, at projektet levede op til de højeste krav for kvalitet og kompleksitet.

»Langt de fleste projekter i iGEM-konkurrencen laves i bakterier, da det er den simpleste organisme at arbejde med. Men da vi på DTU Systembiologi har førende forskere inden for gær, var det oplagt at vælge gær, selv om det er en langt mere kompleks organisme med cellekerne og organeller ligesom hos mennesket. Dermed blev vores projekt sværere, men også mere unikt,« forklarer Christian Schrøder Kaas.

At en guldmedalje fra MIT åbner nye døre, har en af holdets deltagere allerede erfaret. Lars Rønn Olsen benyttede chancen, mens han var i Boston, til at kontakte en professor i bioinformatik på Harvard University.

Selv om det har været hårdt arbejde, der også kostede en sommerferie, så har det været det hele værd. Vi har hele tiden vidst, at det ikke bare er for sjov det her, men at vi har gang i noget virkelig interessant og potentielt nyskabende.

Christian Schrøder Kaas

»Det var fedt at kunne sige: Jeg er alligevel i byen, da jeg er til konference på MIT, og da jeg fortalte ham om vores projekt, var specialepladsen hjemme,« fortæller en glad Lars Rønn Olsen, som altså tager til Harvard til februar.

Det bliver til noget

Det er første gang, at DTU deltager i konkurrencen, men holdet anbefaler varmt andre studerende at stille op til næste år.

Christian Schrøder Kaas forklarer:

»Det er en kæmpe tilfredsstillelse at gennemføre et rigtigt forskningsprojekt lige fra fondsansøgning til videnskabelig præsentation på MIT. Selv om det har været hårdt arbejde, der også kostede en sommerferie, så har det været det hele værd. Vi har hele tiden vidst, at det ikke bare er for sjov det her, men at vi har gang i noget virkelig interessant og potentielt nyskabende«.

Lavet i samarbejde med DTU Avisen