 |
Wetenschappers kunnen niet alles over elk organisme te weten komen, dus bestuderen ze slechts een handvol voorbeelden in detail. Deze goed bestudeerde wezens worden modelorganismen genoemd. Escherichia coli is de onbetwiste bacteriële superster onder de modelmicro-organismen en is een essentieel instrument geworden voor de biotechnologie. Saccharomyces cerevisiae, dat onder meer het deeg van je brood doet rijzen, is de ster onder de gisten. Ontmoet enkele van onze modellen achter de schermen. |
||||
| Bacteriën | Diatomeeën | Schimmels | Mycobacteriën | Plasmiden | |
Bacteriën
Escherichia coli
E. coli is de onbetwiste bacteriële superster van de modelmicro-organismen. E. coli is gebruikt in veel experimenten die ons hebben geholpen te begrijpen hoe bacteriën werken: hoe ze eten, hoe ze zich voortplanten, vragen over hun genen en hun eiwitten – over bijna alles. In zekere zin kan dus worden gezegd dat de moderne microbiologie is gebouwd op E. coli’s ‘schouders’.
Diatomeeën
Cyclotella meneghiniana
Seminavis robusta
Cyclotella meneghiniana en Seminavis robusta
Een van de unieke kenmerken van diatomeeën is dat hun celwand (frustule) is gemaakt van een zeer hard materiaal, namelijk opaal. Deze frustule bestaat uit een hypotheca (doos - onderste helft) en een epitheca (deksel - bovenste helft) die door gordels met elkaar verbonden zijn. De hypotheca is iets kleiner dan de epitheca. Wanneer diatomeeën zich mitotisch delen, ontstaat uit één cel twee nieuwe cellen.
Tijdens dit proces wordt in het deksel van de oudercel een nieuwe doos gevormd en op deze manier ontstaat er een nieuwe cel. De dooszijde van de oudercel fungeert als deksel voor de tweede nieuw gevormde cel en vormt zo een andere, kleinere doos. Als gevolg hiervan zal een van de nieuwe cellen kleiner zijn dan de oudercel. Dit betekent dat na vele generaties de diatomeeënpopulatie heel klein zal zijn, zo klein dat ze zich niet meer succesvol kunnen delen. Om weer groter te worden, is vaak seksuele voortplanting vereist. De voortplanting bij diatomeeën is complex en nog niet alle details zijn ontdekt. Tijdens de seksuele fase, na het versmelten van de gameten, zal een auxospore worden gevormd. In deze auxospore wordt een grotere initiële cel gecreëerd. Cyclotella meneghiniana (centrische diatomeeën) en Seminavis robusta (veervormige diatomeeën) worden vaak gebruikt als modelorganismen om de seksuele voortplanting van deze fascinerende microalgen te bestuderen.
In search of new tractable diatoms for experimental biology. Chepurnov et al., BioEssays (2008).
Schimmels
Saccharomyces cerevisiae
Bakkersgist, of Saccharomyces cerevisiae zoals het ook wel bekend staat, is een van de best bestudeerde experimentele organismen. Het is een van de eenvoudigste eukaryote organismen, met een genoom dat al in 1996 is gepubliceerd.
Het bestuderen van de biologie van deze gist heeft wetenschappers in staat gesteld de verbindingen tussen genen en eiwitten te achterhalen, en de functies die ze in onze cellen uitvoeren. Hoewel het lijkt alsof gist en mensen weinig gemeen hebben, delen gistcellen veel biologische basiseigenschappen met onze cellen. Genetische manipulatie in gist is eenvoudig en goedkoop vergeleken met soortgelijke experimenten bij complexere dieren zoals muizen en zebravissen. Minstens 20% van de menselijke genen waarvan bekend is dat ze een rol spelen bij ziekten, hebben tegenhangers in gist. Dit suggereert dat dergelijke ziekten het gevolg zijn van de verstoring van zeer basale cellulaire processen. Genen die betrokken zijn bij de deling van gistcellen zijn bijvoorbeeld gemuteerd bij menselijke kankers. Gist deelt ook enkele genen met mensen, wat betekent dat ze tot op zekere hoogte kunnen worden gebruikt om nieuwe medicijnen te testen. Duizenden medicijnen kunnen worden getest op gistcellen die gemuteerde menselijke genen bevatten om te zien of de medicijnen de normale functie kunnen herstellen. De genen met de meeste overeenkomsten tussen mens en gist zijn de MSH2- en MLH1-genen. Deze genen zijn betrokken bij erfelijke niet-polyposis colorectale kanker bij mensen. Door deze genen in gist te onderzoeken, kunnen wetenschappers meer te weten komen over de rol van deze genen bij darmkanker.
Mycobacteriën
Mycobacterium smegmatis
Mycobacterium smegmatis is naar voren gekomen als een waardevol surrogaatorganisme voor het evalueren van potentiële kandidaat-geneesmiddelen tegen pathogene mycobacteriën, waaronder het Mycobacterium tuberculosis-complex. Ondanks dat het niet-pathogeen is voor mensen, is M. smegmatis deelt aanzienlijke genetische en fysiologische overeenkomsten met zijn pathogene tegenhangers, waardoor het een ideaal modelorganisme is voor de ontdekking en ontwikkeling van geneesmiddelen. Onderzoekers hebben gebruik gemaakt van het gemak van genetische manipulatie en de snelle groeisnelheid van M. smegmatis om bibliotheken van chemische verbindingen te screenen en hun effectiviteit tegen mycobacteriële infecties te beoordelen. Door de reactie van het surrogaat op deze verbindingen te bestuderen, kunnen onderzoekers inzicht krijgen in de werkingsmechanismen van de verbindingen, de toxiciteitsprofielen en de potentiële werkzaamheid tegen pathogene mycobacteriën. Hoewel niet perfect toe te schrijven aan verschillen in virulentiefactoren en gevoeligheid voor geneesmiddelen tussen soorten, is M. smegmatis blijft een waardevol hulpmiddel voor screening in een vroeg stadium en identificatie van veelbelovende geneesmiddelen in de strijd tegen tuberculose en andere mycobacteriële infecties.
Mycobacterium tuberculosis referentiestammen
Sinds 2013 heeft de TDR-TB Strain Bank, onderdeel van BCCM/ITM en onder de paraplu van de Wereldgezondheidsorganisatie, gediend als een baanbrekende openbare opslagplaats, ter ondersteuning van onderzoek naar resistente tuberculose en vooruitgang in de diagnostiek. Bovendien waarborgt deze bank de laboratoriumkwaliteitscontrole via haar uitzonderlijke assortiment geneesmiddelresistente Mycobacterium tuberculosis-stammen. ten slotte speelt het ook een cruciale rol bij de jaarlijkse vaardigheidspaneltests voor het Tuberculosis Supranational Reference Laboratory network (SRLN ).
Plasmiden
pICOz
Geminimaliseerde plasmiden zijn essentieel voor de moleculaire biologie. De BCCM/GeneCorner Plasmid Collection presenteert de kleinste high-copy kloonvector tot nu toe: pICOz (LMBP 11103) Minivectoren zijn zeer efficiënt voor transfectie van zoogdiercellen, voor de assemblage van bouwstenen in synthetische biologie, op PCR gebaseerde mutagenese en zelfs in vivo gentherapie . Met slechts 1185 basenparen en toch een uitgebreide, meervoudige kloonsite, is pICOz het ideale werkpaard voor veel toepassingen in de biotechnologie.