Wat is een biofoundry? De 'chipfabriek' voor levende cellen

Bijgewerkt: 5 oktober 2026 · 6 min leestijd

Stel je een fabriek voor die geen auto's of chips maakt, maar levende cellen: gist, bacteriën of andere micro-organismen die op bestelling een bepaalde stof aanmaken. Geen mensen met pipetten die dagenlang in een laboratorium staan te schudden, maar rijen robotarmen die duizenden piepkleine proefbuisjes tegelijk vullen, mengen en analyseren. Dat is in een notendop een biofoundry: een geautomatiseerde faciliteit waar het ontwerpen en bouwen van genetisch aangepaste organismen op industriële schaal en snelheid gebeurt.

De naam is met opzet geleend uit de chipindustrie. Bedrijven als TSMC worden 'silicon foundries' genoemd: fabrieken die chipontwerpen van anderen omzetten in werkende hardware. Een biofoundry doet iets vergelijkbaars, maar dan met DNA in plaats van siliciumtransistors. Een onderzoeker levert een ontwerp aan - 'maak een gistcel die stof X produceert' - en de biofoundry bouwt, test en verbetert dat ontwerp in rap tempo, vaak met honderden of duizenden varianten tegelijk.

Wat is het precies?

Een biofoundry combineert drie dingen die normaal gesproken los van elkaar staan: moleculaire biologie, robotica en data-analyse. Het hart van de werkwijze is een cyclus die onderzoekers de Design-Build-Test-Learn-cyclus noemen, afgekort DBTL.

In de design-fase bepaalt software welk stukje DNA nodig is om een cel een nieuwe eigenschap te geven, bijvoorbeeld het aanmaken van een geneesmiddel of het afbreken van plastic. In de build-fase synthetiseert een machine dat DNA-fragment en bouwt een robot dit in bij levende cellen, meestal gist of de bacterie E. coli. Dat gebeurt niet voor één variant, maar voor honderden of duizenden tegelijk, in kleine plaatjes met tientallen piepkleine putjes (microplaten).

In de test-fase laten geautomatiseerde meetapparaten - denk aan robots die vloeistoffen verplaatsen, en scanners die licht, kleur of chemische signalen aflezen - zien welke van die duizenden varianten het beste werken. En in de learn-fase gebruiken onderzoekers de verzamelde data om het ontwerp te verbeteren, waarna de cyclus opnieuw begint. Waar een onderzoeker in een gewoon lab misschien tien varianten per week kan testen, testen de robots van een biofoundry er duizenden per dag.

Belangrijk om te beseffen: een biofoundry is geen nieuwe wetenschappelijke doorbraak, maar vooral een organisatorische en technische innovatie. De onderliggende biologie - genetische modificatie, DNA-synthese, celkweek - bestaat al decennia. Wat nieuw is, is de schaal en de automatisering waarmee dat gebeurt.

Wat wil men ermee bereiken?

Het onderliggende vakgebied heet synthetische biologie: de poging om cellen als programmeerbare fabriekjes te gebruiken, net zoals je computercode schrijft. Het probleem is dat biologie grillig is. Twee cellen die vrijwel identiek DNA krijgen, gedragen zich soms toch anders. Om goed werkende organismen te vinden, moet je daarom veel varianten uitproberen - en dat is precies waar de automatisering van een biofoundry voor bedoeld is.

De beloften die onderzoekers en bedrijven aan biofoundries verbinden, zijn divers. In de geneeskunde hopen ze sneller cellen te ontwikkelen die medicijnen, vaccins of antilichamen produceren. In de chemie en energiesector wil men gisten en bacteriën inzetten om brandstoffen, plastics of geurstoffen te maken uit suikers of afvalstromen, als duurzaam alternatief voor aardolie. In de landbouw richt men zich op bacteriën die planten helpen stikstof uit de lucht te halen, wat kunstmest kan besparen. En in de biotechnologie-industrie in bredere zin hoopt men simpelweg de tijd en kosten van productontwikkeling drastisch te verlagen.

Een reden waarom dit veld de afgelopen tien jaar is gegroeid, is de combinatie van dalende kosten voor DNA-synthese en -sequencing, en de opkomst van goedkopere laboratoriumrobots. Wat ooit alleen voor grote farmaceutische bedrijven haalbaar was, is nu ook toegankelijk voor universiteiten en kleinere bedrijven.

Voorbeelden uit de praktijk

Ginkgo Bioworks (Boston, Verenigde Staten, opgericht eind jaren 2000) is wereldwijd een van de bekendste commerciële biofoundries. Het bedrijf bouwde een sterk geautomatiseerde faciliteit waarmee het voor klanten - van geurstoffenmakers tot farmaceutische bedrijven - op bestelling micro-organismen ontwikkelt. Ginkgo ging in 2021 naar de beurs en nam in 2022 het materialenbedrijf Zymergen over, dat zelf ook een industriële biofoundry runde gericht op nieuwe materialen.

De Agile BioFoundry is een Amerikaans consortium van nationale onderzoekslaboratoria, gefinancierd door het Amerikaanse ministerie van Energie, gericht op het sneller ontwikkelen van microben die biobrandstoffen en biochemicaliën kunnen produceren uit plantaardig materiaal.

De Edinburgh Genome Foundry in Schotland is een academische biofoundry van de Universiteit van Edinburgh. Tijdens de coronapandemie in 2020 zette de faciliteit een deel van haar robotica en expertise tijdelijk in om de testcapaciteit voor covid-19-tests te helpen vergroten - een voorbeeld van hoe de infrastructuur van een biofoundry ook buiten haar oorspronkelijke doel inzetbaar is.

In de Verenigde Staten bouwde de onderzoeksgroep van hoogleraar Huimin Zhao aan de Universiteit van Illinois Urbana-Champaign de iBioFAB (Illinois Biological Foundry for Advanced Biomanufacturing), een van de eerste academische biofoundries die liet zien dat volledig geautomatiseerde DBTL-cycli op universitaire schaal mogelijk waren.

Wereldwijd verbinden tientallen van dit soort faciliteiten zich sinds 2019 in de Global Biofoundry Alliance, een samenwerkingsverband dat kennis en standaarden deelt tussen biofoundries in onder meer de VS, Europa, Australië en Oost-Azië.

Hoe ver is de techniek?

Biofoundries zijn geen toekomstmuziek meer; ze draaien al jaren operationeel bij universiteiten, nationale laboratoria en bedrijven. Maar het veld is ook nog volop in ontwikkeling, en de hooggespannen verwachtingen van tien jaar geleden zijn niet overal uitgekomen.

Het grootste obstakel is niet de robotica, maar de biologie zelf. Het 'leren'-deel van de DBTL-cyclus - voorspellen hoe een genetische verandering zich gedraagt vóórdat je hem test - blijkt lastiger dan gehoopt. Cellen zijn complexe systemen met duizenden interacties tussen genen en eiwitten, en machine learning-modellen die dat gedrag goed voorspellen, staan nog in de kinderschoenen. Veel biofoundries zijn daarom vooral heel goed in sneller en goedkoper testen, maar nog niet in het overbodig maken van dat testen.

Daarnaast bleek het commerciële verdienmodel lastiger dan gedacht. Ginkgo Bioworks kreeg na zijn beursgang kritiek te verduren omdat de belofte van snelle, winstgevende 'celprogrammering' langzamer werd ingelost dan investeerders hoopten, en het bedrijf moest kosten saneren. Dit laat zien dat de technologie weliswaar werkt, maar dat opschalen naar winstgevende producten een ander, trager proces is.

Tegelijk zijn er duidelijke successen: snellere ontwikkeling van enzymen, geurstoffen en diagnostische testonderdelen, en een groeiend aantal academische biofoundries die als gedeelde faciliteit dienen voor onderzoekers die zelf geen miljoenenbudget voor robotica hebben. Voor echt complexe toepassingen - zoals volledig nieuwe medicijnen of grootschalige vervanging van petrochemische productie - is het nog te vroeg om te zeggen hoe snel en hoe ver dit komt.

Wie werken eraan?

In de Verenigde Staten is het veld het meest volwassen, met een combinatie van commerciële spelers zoals Ginkgo Bioworks, door de overheid gefinancierde consortia zoals de Agile BioFoundry (gesteund door het ministerie van Energie en nationale laboratoria), en academische centra zoals iBioFAB in Illinois.

In Europa lopen het Verenigd Koninkrijk (onder meer de Edinburgh Genome Foundry) en diverse Duitse en Franse onderzoeksinstituten voorop, vaak met steun van nationale wetenschapsfinanciers en de Europese Unie, die synthetische biologie als strategisch aandachtsgebied beschouwt binnen haar biotechnologiebeleid.

Ook Australië, Singapore, Zuid-Korea, China en Japan hebben inmiddels eigen biofoundries opgezet, vaak verbonden aan technische universiteiten of nationale onderzoeksorganisaties. De Global Biofoundry Alliance fungeert als het internationale netwerk waarin deze faciliteiten ervaring en standaarden uitwisselen, bijvoorbeeld over hoe meetresultaten tussen verschillende laboratoria onderling vergelijkbaar te maken.

Voor Nederland en de Benelux is dit vooralsnog een kleiner veld in opbouw, met synthetische-biologie-onderzoek verspreid over technische universiteiten, maar zonder de grootschalige, volledig geautomatiseerde biofoundry-infrastructuur die de VS of het VK al hebben.