Denne underside udgør femte del af teorien for Biotech Academys materiale om Moderne genteknologi.
Ved hjælp af kreativitet og teknologisk udvikling er det muligt at bruge genteknologi til at opfinde helt nye biologiske funktioner.
Syntetisk biologi er et stadigt voksende forskningsområde, hvor der skabes nye biologiske funktioner, som ikke findes i naturen. Denne videreudvikling af genteknologien er gjort mulig af de mange gennembrud, der er sket i forskningen inden for gener og kunstig fremstilling af DNA.
I syntetisk biologi udnyttes cellers evne til at producere biologiske stoffer. Forskellen er blot, at forskerne (i stedet for naturen) bestemmer, hvad cellerne skal producere! På den måde kan man sige, at forskerne programmerer cellen til at producere noget bestemt.
Det er den syntetiske biologis håb at udvikle biologiske gen-dele og forstå dem så godt, at gen-delene kan udvælges og samles til at bygge helt nye systemer op i en celle. På den måde skaber generne nye funktioner, og cellen kan sammenlignes med en lille maskine bygget af mennesker. Udvikling indenfor syntetisk biologi er derfor anderledes end tidligere mikrobiologi, der beskæftigede sig med at opdage de eksisterende, naturlige biologiske systemer.
Syntetisk biologi bygger med dele af gener
Almindelige “gammeldags” gensplejsninger med restriktionsenzymer har været mulige siden 1970’erne. De har sammen med f.eks. PCR og DNA-sekventering udgjort grundlaget for genteknologien, hvor man foretog enkelte, ret simple genetiske ændringer i bakterier og andre celler.
Syntetisk biologi er en videreudvikling, der udnytter, at forskerne nu kan sammensætte DNA hurtigt og billigt. Samtidig er håbet at forstå og standardisere de mange gen-dele, så forskellige dele nemt kan sættes sammen med hinanden. En bonus er, at den nye funktion så vil kunne forudsiges ret præcist, allerede inden genmodificeringen finder sted.
Ved at samle to gen-dele fås en ny funktion
Eksempelvis kan gen-dele indsættes i en slags tom celle, der er ændret til ikke at have nogen særlig funktion selv – nærmest som en skal. Her kan gen-delen f.eks. sørge for en særlig opgave, som at gøre cellen selvlysende, producere gift eller måske nedbryde fremmed gift.
En anden gen-del, der fungerer som en tænd/sluk-knap (en promoter), kunne så indsættes foran den første gen-del, så den reguleres af tænd/sluk-gen-delen. Her kunne man udvælge én, der kun tændes ved særlige signaler – f.eks. hvis et bestemt stof er til stede! Man skal også bruge en terminator, der afslutter genet og sørger for, at RNA polymerasen stopper med at transkribere.
Dermed kan man altså udvikle en celle, der reagerer på et stof ved f.eks. at blive selvlysende (se figur 41). Hvis man bruger andre gen-dele kan man få andre funktioner.
iGEM-dysten: Verdensmesterskaberne i syntetisk biologi
Mange af gen-delene samles af den amerikanske BioBricks-fond, som bagefter lægger dem ud til bestilling på deres website. På den måde deler forskere fra hele verden deres viden med hinanden.
Disse gen-dele udnyttes også flittigt af de mange tusinde studerende, der deltager i den årlige internationale iGEM-dyst. I iGEM-dysten konkurrerer hold fra mange universiteter verden over om at skabe nye, nyttige biologiske funktioner. Mange kalder iGEM for “verdensmesterskaberne i syntetisk biologi”. Danmark er oftest repræsenteret af Syddansk Universitet (SDU), Københavns Universitet (KU) og Danmarks Tekniske Universitet (DTU).
De mange hold fra hele verden bruger eksisterende gen-dele, men skal samtidig også beskrive og indsende nye gen-dele til BioBricks-kataloget. Samtidig er målet med et iGEM projekt at skabe nye biologiske funktioner, der kan gøre en forskel for verden. Der er mange gode eksempler på iGEM-projekter, der har potentiale til at gøre en stor positiv forskel for verden. For eksempel udviklede NU Kazakhstan i 2021 en bakterie, der kan hjælpe med at rydde op efter oliespild, og UNSW fra Australien har i 2020 udviklet en alge, der hjælper med at beskytte korallerne i Great Barrier Reef. Du kan læse mere om nogle af de danske iGEM-projekter her.
I 2022 regner man med, at der vil være over 7000 deltagere fordelt på mere end 350 hold.
Biologien i garagen
Internettet og den billige pris på udstyr til at arbejde med DNA, har åbnet for en ny biologisk gren, der kaldes garagebiologi og/eller gør-det-selv biologi. Her eksperimenterer såkaldte amatør- eller “garagebiologer”, derhjemme med små forsøg f.eks. med en PCR-maskine efter inspiration fra internettet eller iGEM. På den måde når biologien bredt ud, og måske kan amatørerne ligefrem hjælpe de professionelle forskere.
I forbindelse med garagebiologien har visse skeptikere luftet bekymring for, at amatører bevidst eller ubevidst kunne komme til at producere miljø- eller sundhedsskadelige bakterier. Forskere har tidligere bevist, at de f.eks. kunne genskabe farlige vira ved at syntetisere virus-DNA. Sikkerheden sikres i dag ved at kræve en fuldstændig isolering af de nye genmodificerede organismer fra omgivelserne.
Hvis en organisme produceret med syntetisk biologi skal få en praktisk anvendelse en dag, kræver det naturligvis at den sikkert kan udsættes i naturen – dvs. uden at udgøre en trussel for de eksisterende naturlige økosystemer (se artikel 6 Etik og Lovgivning).
Fremtiden for syntetisk biologi
Syntetisk biologi er som nævnt et meget nyt begreb, og det er uklart, hvordan teknologien vil se ud om bare 10 år.
Nogle forskere arbejder f.eks. på at skabe decideret kunstigt liv. Det kunne f.eks. være i form af celler bygget af helt andre bestanddele end dem vi finder i naturen, men som stadig er i stand til at dele og udbrede sig med en form for arvemateriale. Udvikling af en sådan kunstig form for liv kræver etiske og filosofiske overvejelser om, hvad liv overhovedet er – og hvad det har lov til at være.
Indtil videre forbliver biologiske systemer i høj grad uforudsigelige, men viljen og kreativiteten i syntetisk biologi rykker dagligt ved, hvad der er muligt at forestille sig.
