In de synthetische biologie wordt gebruik gemaakt van een aantal belangrijke technieken en systemen, welke hieronder beschreven worden.

 

Gestandaardiseerde DNA stukjes

In 2003 ontwikkelde Tom Knight bepaalde plasmiden, genaamd BioBrick's, die tegenwoordig gebruikt worden als gestandaardiseerde DNA stukjes. De BioBrick's zijn opgeslagen in het register van standaard biologische stukjes in Cambridge. Deze plasmiden worden wereldwijd door duizenden wetenschappers gebruikt. [1]

 

DNA synthese

Rond 2007 kon men sequenties tot wel 2000 bp lang kopen voor maar ongeveer 1 dollar per basenpaar, met een levertijd van minder dan twee weken. Hierbij werd gebruik gemaakt van oligonucleotiden op een DNA chip gecombineerd met een fouten-correctie eiwitten. [2]

Tegenwoordig ziet het CRISPR/Cas systeem er veelbelovend uit.

 CRISPR's zijn korte segmenten met herhaalde DNA sequenties van bacteriën. De bacteriën gebruiken deze CRISPR's om vijandig DNA van virussen te detecteren, waarna speciale Cas9-enzymen het DNA van het virus kapot knippen. CRISPR/Cas kan dus heel nauwkeurig bepaalde stukjes DNA knippen en plakken op specifieke locaties. [3]

 

DNA sequencing

DNA sequencing is in staat de volgorden van nucleotiden basen te bepalen in een DNA streng. Het wordt in de synthetische biologie eigenlijk voor drie doeleinden gebruikt:

1. Het op grote schaal sequencen van het genoom om het genoom van natuurlijke organismen in kaart te brengen;
2. Om te checken of het nieuw gesynthetiseerde DNA is geworden zoals gewenst;
3. Voor detectie en identificatie van synthetische systemen en organismen. [4]

 

Modulaire eiwitten

Naast het in kaart brengen en synthetiseren van het DNA is het ook belangrijk om invloed te kunnen uitoefenen op de eiwitten die hieruit geproduceerd worden. Bijvoorbeeld om ze naar een bepaalde plaats te sturen en te laten binden aan een specifieke locatie of een ander eiwit. De SpyTag/SpyCatcher is zo'n interactie die voor deze controle zorgt. [5]

 

Modelleren

Door digitaal modellen te maken van het te produceren DNA met zijn eiwitten en functies kan men goed in kaart brengen hoe het er uit gaat komen te zien en hoe het gaat functioneren. Zo kan het product als het ware eerst digitaal 'getest' worden voordat het in real life geproduceerd gaat worden. Er zijn al een heel aantal modellen geproduceerd gebaseerd op gen regulerende netwerken voor applicaties in de synthetische biologie. [6]