Biologische klokStel je voor dat er een manier zou zijn waarop ons lichaam op het juiste moment een medicijn kan produceren. Een mechanisme bijvoorbeeld dat op gezette tijden zorgt voor de productie van insuline in het lichaam van een suikerpatiënt. Dan zouden mensen met diabetes geen insuline meer hoeven te spuiten. Dat zou nog eens mooi zijn. Over de eerste versie van de synthetische klok die dat mogelijk kan maken, verscheen deze week een artikel in Nature.

In Zwitserland bouwden wetenschappers een genetisch circuit dat als klok kan functioneren, stopten het in cellen en lieten zien dat ze de productie van het fluorescerende eiwit GFP ermee konden laten fluctueren. Het principe van de klok is eigenlijk heel simpel. Hij wordt aangezwengeld door de productie van eiwit A. Dat eiwit zorgt voor de productie van eiwit B en eiwit C. Eiwit B is in dit geval GFP maar voor medische toepassingen zou eiwit B het medicijn zijn. Eiwit C is de rem op het systeem: als er genoeg van eiwit C geproduceerd is, remt dit de productie van eiwit A. De afname van eiwit A heeft tot gevolg dat zowel de aanmaak van eiwit B (GFP/het medicijn) als de aanmaak van eiwit C (de rem) afneemt. Dit leidt in eerste instantie dus tot een vermindering van het medicijn maar omdat ook de rem langzaam verdwijnt, begint op een gegeven moment alles weer opnieuw: er wordt weer meer van eiwit B en C gemaakt, op een gegeven moment remt de toegenomen hoeveelheid eiwit C de productie van eiwit A weer, als gevolg daarvan nemen de hoeveelheid eiwit B en C af, enzovoort, enzovoort.

Het hierboven beschreven systeem heet een ‘negative feedback loop’ en wordt voor heel veel processen in ons lichaam gebruikt. Bijvoorbeeld voor het in stand houden van een constante lichaamstemperatuur, in onze hormoonhuishouding en om het niveau van glucose in ons bloed te regelen. Bij mensen met diabetes is de feedback loop die zorgt voor de regulatie van het glucose niveau in het bloed verstoord. Hopelijk kunnen deze mensen in de toekomst met behulp van de nieuw ontwikkelde synthetische klok weer beschikken over een goed werkende ‘negative feedback loop’.