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Créations bactériennes bizarres
Quiconque a déjà senti E. coli les bactéries savent qu'elles sentent mauvais. Putridement mauvais. Ainsi, un groupe d'étudiants en bio-ingénieurs du MIT a entrepris d'adoucir l'odeur de cette bactérie de laboratoire couramment utilisée. L'équipe a construit sa création à partir d'une collection de parties biologiques - des morceaux d'ADN qui, lorsqu'ils sont insérés dans des organismes vivants, peuvent faire briller les organismes, détecter la lumière et exécuter un certain nombre d'autres fonctions inhabituelles. L'équipe présentera son insecte odorant ce week-end à la machine internationale génétiquement modifiée compétition (iGEM) au MIT, avec 37 autres groupes d'étudiants du monde entier.
Les bactéries E. coli conçues pour sentir la banane mûre ne sont que l'un des dispositifs biologiques conçus qui seront présentés au concours de biologie synthétique de ce week-end. (Crédit : Istockphoto/Douglas Freer)
Bien que les projets soient exécutés en grande partie par des étudiants de premier cycle (avec les conseils des professeurs et des conseillers des étudiants diplômés), les conceptions représentent certaines des machines les plus complexes d'ingénierie biologique à ce jour - et elles promettent de faire avancer le domaine de la biologie synthétique, une discipline émergente qui considère les systèmes vivants d'un point de vue technique.
L'équipe du MIT, par exemple, lance des applications farfelues pour sa technologie : champignon du pied frais à la menthe ou levure de boulanger qui sent la banane. Mais son véritable objectif est la construction de pièces biologiques fonctionnelles. L'idée clé ici est de développer une bibliothèque de pièces composables que nous pensons de la même manière que les blocs Lego, dit Tom Chevalier, un ingénieur du MIT qui a cofondé le concours avec le bioingénieur du MIT Drew Endy . (Les deux conseillent l'équipe du MIT.) Ces pièces peuvent être assemblées en pièces plus complexes, qui, dans de nombreux cas, sont fonctionnelles lorsqu'elles sont insérées dans des cellules vivantes.
Pour créer les bactéries parfumées, les étudiants ont recherché différents gènes qui convertissent les produits chimiques naturellement fabriqués par les bactéries en précurseurs chimiques de composés aromatiques, ainsi que les gènes qui convertissent les précurseurs en composés aromatiques eux-mêmes - le salicylate de méthyle, communément appelé huile de gaulthérie, et l'acétate d'isoamyle, un composant de l'odeur de banane mûre. Les gènes ont ensuite été reliés à des contrôleurs génétiques, appelés promoteurs, qui déterminent quand et où ce gène est activé. Un gène d'une plante, par exemple, peut être contrôlé par un promoteur issu d'une bactérie.
Les divers composants de l'ADN, collectés auprès de collègues scientifiques et d'un dépôt génétique hébergé au MIT, ont ensuite été intégrés dans une chaîne circulaire d'ADN et insérés dans des bactéries. Le résultat final est une nouvelle souche de E. coli ça sent la menthe et la banane. L'équipe a également éliminé le gène responsable de E. coli la puanteur naturelle.
L'un des objectifs les plus importants du concours est de stocker les étagères des Registre des pièces biologiques standard , une sorte de quincaillerie de pièces génétiques hébergée au MIT. L'idée est de standardiser les pièces et la façon dont elles sont assemblées, de la même manière que les pièces électriques et mécaniques sont standardisées, explique Knight. Et pour pouvoir donner aux gens une assurance raisonnable que les pièces, une fois assemblées, fonctionneront comme elles ont été conçues. Au cours de son projet, l'équipe du MIT a déposé une douzaine de pièces nouvellement fabriquées dans le registre pour une utilisation par d'autres membres de la communauté de la biologie synthétique.
À mesure que le nombre et la complexité des pièces augmentent, les étudiants et les scientifiques de l'industrie et du monde universitaire peuvent réaliser des conceptions de plus en plus compliquées. Les machines inscrites au concours iGEM 2006 ont doublé de taille au cours des deux dernières années, passant d'environ 6 000 à 12 000 lettres d'ADN. Ces [projets] représentent les plus grands systèmes génétiques conçus qui aient jamais été développés, dit Chris Voigt , bioingénieur à l'Université de Californie à San Francisco, qui conseille l'une des équipes d'étudiants. Comprendre comment pousser la taille et la complexité de ces systèmes est ce qui va avoir un impact.
Les candidatures au concours de cette année viennent d'aussi loin que l'Afrique et le Japon, et comprendront une gamme de créations étranges. Certains sont pratiques, comme un biocapteur qui peut détecter les concentrations d'arsenic à utiliser dans des puits contaminés. D'autres sont plus fantaisistes, comme une veilleuse bactérienne qui brille quand il fait noir. La création la plus étrange, peut-être, est l'entrée du Université de Friberg , en Allemagne : une ligne de vêtements microscopiques à base d'ADN, baptisée Barbie Nanoatelier par l'équipe.