15 mio. kr. til foldeteknik i nanostørrelse

Adjunkt Ebbe Sloth Andersen fra MBG og iNANO har modtaget to mio. euro fra det Europæiske Forskningsråd (ERC). Med bevillingen tager han forskning i biologiske nanostrukturer ind i en helt ny fase inden for syntetisk biologi – et videnskabeligt felt, der på sigt kan få enorm betydning for fremtidens medicin, energi, fødevarer og landbrug.

02.03.2016 | Camilla Schrøder

Ebbe Sloth Andersen, 39 år, adjunkt på iNANO og Institut for Molekylær Biologi og Genetik, Aarhus Universitet, har forsket i nanostrukturer siden 2007 og skal med ERC-bevillingen videreudvikle og anvende foldeteknikken af nanostrukturer i celler. Foto: Lars Kruse.

RNA dobbeltspiralen er en af byggeklodserne i RNA origami – en metode til at danne såkaldte nanostrukturer i bestemte, veldefinerede former. Blueprints for RNA origami strukturer er vist i hvid i baggrunden. Illustration: Cody Geary.

Billedet viser et at stadierne i RNA origami, hvor enzymet RNA polymerase udløser foldeprocessen af nanostrukturer, der ligger indkodet i DNA. Når nanostrukturerne er dannet samler de sig i en hexagonal krystal. Illustration: Cody Geary.

Papirfigurerne er Ebbe Sloth Andersens eget værk og skal visualisere forskellen på RNA og DNA origami. Hvor RNA origami foldes af en enkelt RNA-streng ligesom en origami-trane foldes at et stykke papir, foldes DNA origami af en DNA-streng og hundredevis af såkaldte hæfteklamme-DNA-strenge, som hvis man brugte hæfteklammer til at folde en papir-trane. Foto: Ebbe Sloth Andersen.

RNA-molekyler, enzymer, proteiner, kemiske forbindelser og syntetiske gener. De byggeklodser, som Ebbe Sloth Andersen eksperimenterer med, er bittesmå – men det bioteknologiske potentiale er enormt. Han har nu fået et ERC Consolidator Grant til at videreudvikle sin forskning i såkaldt RNA origami – en teknik med potentiale inden for syntetisk biologi – et nyt forskningsområde, der på sigt vil kunne føre til billigere og bedre medicin, bæredygtig brændstofproduktion, sundere afgrøder og rent vand for bare at nævne nogle eksempler.

”Jeg tror på, at vi med den her teknik kan organisere og programmere biologiske processer på en helt ny måde og dermed bidrage til udviklingen inden for syntetisk biologi”, siger Ebbe Sloth Andersen.

Teknikken med det næsten poetiske navn RNA origami er en internationalt anerkendt metode, som Ebbe Sloth Andersen har udviklet i sin forskningsgruppe. Metoden har fået sit navn fra den japanske papirfoldekunst, origami, hvor man folder et enkelt stykke papir til en bestemt figur ved at følge et sæt af instruktioner. I RNA origami folder man i stedet et enkelt RNA-molekyle i en veldefineret nanostruktur, fx en kasse. I dette tilfælde ligger instruktionerne indkodet i selve RNA-molekylet, og alt efter koden dannes de ønskede former.

Celler som kemiske fabrikker

Med den nye ERC-bevilling kan Ebbe Sloth Andersen videreudvikle foldeteknikken af nanostrukturer og har som det helt store mål at undersøge, hvordan man kan flytte RNA origamien fra at være en proces, der foregår i et reagensglas, til at være en proces, der foregår inden i cellerne.

”Det vil være et stort skridt, hvis vi kan danne de her nanostrukturer inden i eksempelvis bakterieceller. Man kan se cellen som en fabrik, der kan producere kemiske stoffer. Mit mål er at komme med nogle nye tandhjul, der kan forbedre produktionen”, siger Ebbe Sloth Andersen, der med bevillingen skal samle et forskerhold med to postdoc’er og to ph.d.-studerende, der dedikerer en femårig periode til at udvikle og anvende foldeteknikken af nanostrukturer i celler.

Med denne udvikling af cellulær nanoteknologi vil man potentielt kunne skabe billigere, bedre og mere bæredygtige løsninger i krydsfeltet mellem bioteknologi og nanoteknologi. Man fremstiller populært sagt kemikalier på biologisk vis. Et eksempel er medicinproduktion, hvor man kan bruge teknikken til at organisere enzymer, så bakterieceller øger produktionen af medicinsk relevante kemikalier. Teknikken kan også bruges til at udvikle såkaldte biosensorer, der kan forbedre diagnosticering eller udvikle medicinske nanopartikler med stærke bindinger, som gør medicinen mere effektiv og målrettet.

Ebbe Sloth Andersen har forsket i nanostrukturer siden 2007 og har trods sine kun 39 år allerede en imponerende forskerkarriere bag sig, bl.a. modtog han i 2011 en bevilling fra Sapere Aude-programmet og har i flere omgange været gæsteforsker på California Institute of Technology. Det ERC Consolidator Grant, han nu har fået, gives til forskere der vil etablere deres forskergruppe og fortsætte med at udvikle en succesfuld karriere i Europa.


FAKTA

RNA origami

RNA origami er en metode til at folde et enkelt-strenget RNA-molekyle i en veldefineret form – en såkaldt nanostruktur. Metoden er udviklet i Ebbe Sloth Andersens laboratorie og publiceret i 2014. RNA nanostrukturene indkodes i et DNA-molekyle og foldes vha. enzymet RNA polymerase, hvilket gør at processen kan foregå biologisk inden i celler. Til sammenligning bruger den tidligere DNA origami hundredevis af kemisk syntetiserede DNA-strenge og varme til at danne de ønskede nanostrukturer, hvilket ikke kan foregå i celler.

Syntetisk biologi

Den cellulære nanoteknologi bevæger sig inden for det nye videnskabelige felt, der hedder syntetisk biologi, der af nogle eksperter er udråbt som den næste store teknologiske revolution. Syntetisk biologi er en videreudvikling af bioteknologi og genteknologi kombineret med nye ingeniør-principper. Her designes og konstrueres nye biologiske funktioner og systemer, som ikke findes naturligt.


Mere information

Adjunkt Ebbe Sloth Andersen
iNANO og Institut for Molekylærbiologi og Genetik
Aarhus Universitet
esa@inano.au.dk, 4117 8619

Bevilling