Bakterier som kemikaliefabriker

Sedan urminnes tider har människan använt jäst för att tillverka alkohol. Under de senaste hundra åren har vi tämjt andra mikroorganismer, som lagda i näringslösning tillverkat bland annat vitaminer och antibiotika. Forskare förändrar nu generna hos olika mikroorganismer för att effektivisera denna produktion och för att de ska börja bilda helt nya ämnen. Man talar om detta som ingenjörskonst med ämnesomsättningen, så kallad "metabolic engineering".

Vitaminer

Människan har tidigare tillverkat vitamin B12 i en kemisk flerstegsprocess. När ett företag övergick till att låta det tillverkas av en genmodifierad mögelliknande svamp, Ashbya gossypii (se foto), minskade miljöbelastningen med 40 %. För att uppnå detta ändrade man styrsekvensen framför en gen i svampen. Svampen tillverkade då mycket mer än vanligt av ett protein som spelar en viktig roll vid tillverkningen av vitaminet.

En del C-vitamin tillverkas idag i kommersiell skala av genmodifierade bakterier. Forskare har också lyckats få genförändrade bakterier att i laboratorieskala bilda stora mängder av andra vitaminer, till exempel beta-karoten som utgör förstadiet till A-vitamin.

Kolesterolsänkare, antibiotika och malariamedicin

Simvastatin är det aktiva ämnet i ett läkemedel som sänker kolesterolhalten i blodet. Det har traditionellt tillverkats i kemiska processer, men forskare har lyckats med att få vanliga tarmbakterier att tillverka ämnet direkt från sin näringslösning. Forskarna behövde först lägga till ett antal gener från andra arter för att bakterien över huvud taget skulle kunna bilda ämnet. Sedan kunde de öka effektiviteten genom att slå ut en av bakteriens egna gener, vars protein bröt ner det färdiga ämnet. Slutligen modifierade man genen för ett av nyckelproteinerna i processen, så att det kunde arbeta tiotals gånger effektivare än tidigare.

Man försöker utveckla liknande sätt att tillverka andra läkemedel, bland annat olika antibiotika som ofta upptäckts hos någon bakterie eller mögelsvamp, men där man ofta inte kunnat få mikroben att tillverka tillräckligt mycket av ämnet.

Etanol och plastråvara

Forskare har också skapat jästsvampar som i laboratorieskala direkt kan omvandla cellulosan i flis och blast till etanol. De har då fört in gener för två enzymer som klipper cellulosan till socker. Jästcellens "ursprungliga" enzymer klarar sedan av att förvandla sockret till alkohol.

Dessutom har forskare lyckats ändra gener i en bakterie så att den bildar plastråvaran styren. För att åstadkomma detta hade man fört ihop gener från flera en rad olika bakterier och svampar.

Konsistensgivare och smakämnen

Det gummiliknande ämnet xantan används som konsistensgivare i bland annat såser, glass, tandkräm och glutenfritt bröd. Ämnet upptäcktes ursprungligen i en bakterie som angrep vissa växter, men den bakterien var svår och dyr att odla. Man lyckades dock identifiera tolv gener från bakterien som fördes över till en mer lättodlad bakterie, som sedan kunde tillverka stora mängder av ämnet. Även citronsyra, sötningsmedel och en del konserveringsmedel tillverkas idag av genmodifierade bakterier. På forskningslaboratorier finns dessutom bakterier som kan bilda vanillin, det ämne som är främst ansvarig för vaniljens typiska doft och smak.