Amerikaanse startup versnelt evolutie om microben tot eiwitfabrieken te maken

De meeste bioproducten van vandaag komen uit een handvol microorganismen, vooral de bacterie E. coli en bakkersgist. Die soorten zijn goed onderzocht, maar hebben ook beperkingen: ze kunnen niet alles omzetten en niet alles produceren. Anthology, opgericht door Tzu-Chieh Tang en Jing Zhang, wil daar verandering in brengen door zelf organismen te ontwerpen die precies passen bij een gewenste grondstof en een gewenst eindproduct.

Het idee is simpel geformuleerd, maar technisch complex: bedrijven zitten vaak met afvalstromen zoals landbouwafval, mest of plastic, en willen daar juist waardevolle producten van maken, zoals textiel of eiwitten. Volgens de oprichters ontbreekt vaak alleen het juiste organisme om die twee werelden te verbinden. Anthology bouwt daarom een platform dat synthetische biologie combineert met hardware en data-analyse om dat organisme razendsnel te vinden.

Schimmels als trage maar krachtige eiwitfabriek

Een opvallende keuze van het bedrijf is de focus op schimmels. Die kunnen enorme hoeveelheden eiwit produceren, tot wel 150 gram per liter, veel meer dan gangbare gastheren. Het probleem is snelheid: waar een aanpassing in E. coli binnen een week resultaat oplevert en bij gist na een à twee weken, duurt een vergelijkbare testronde bij schimmels al snel tien weken. Anthology probeert dat te compenseren door in één keer veel meer genetische varianten te maken en die vervolgens razendsnel te testen met microfluidica-apparatuur, chips met piepkleine kanaaltjes waarin duizenden cellen apart langs sensoren stromen.

Springende genen als bouwstof voor nieuwe eigenschappen

Voor het aanbrengen van genetische variatie bouwt het bedrijf voort op het werk van Nobelprijswinnaar Barbara McClintock, die ontdekte dat stukjes DNA zich binnen een genoom kunnen verplaatsen: zogeheten springende genen of mobiele genetische elementen. Anthology haalt dit soort DNA-stukjes uit andere organismen en voegt ze op een gecontroleerde manier toe aan het genoom van de gastheer. Zo ontstaat variatie die vervolgens gekoppeld wordt aan het uiterlijk en gedrag van de cel, de fenotypering. Cellen die goed presteren, worden er via DNA-sequencing uitgepikt, waarna onderzoekers precies kunnen zien welke mutatie tot welke verbetering leidde.

Die aanpak wijkt af van de twee gangbare methoden in de sector: het stap voor stap aanpassen van losse genen, wat veel tijd en geld kost, of het willekeurig induceren van mutaties met chemicaliën of uv-licht, wat volgens de oprichters neerkomt op loten met extreem lage winkansen. Bij het testen van eigenschappen zoals groeisnelheid op een bepaalde grondstof laat Anthology miljoenen cellen letterlijk tegen elkaar racen in een bioreactor. Voor eigenschappen die niet zo simpel te meten zijn, zoals de hoeveelheid eiwit die een cel uitscheidt, worden cellen apart in piepkleine druppels gestopt en één voor één langs een laser geleid.

Van labresultaat naar commerciële productie

Anthology test op dit moment twee verdienmodellen. Het bedrijf laat aan bestaande industriële partners zien dat hun technologie de productiekosten kan verlagen bij organismen die nu al gebruikt worden, bijvoorbeeld via biomassafermentatie. Daarnaast praat het met grote spelers over eiwitten en grondstoffen waar nog geen goede oplossing voor bestaat, met als doel die producten samen naar de markt te brengen. Volgens de oprichters is dat de kern van hun strategie: niet zomaar coole technologie bouwen, maar een concreet industrieel probleem oplossen.