CRISPR/Cas in Neurons by NICHD

De angst voor een minischaartje

Het bestuderen van ons immuunsysteem heeft ons vele medische doorbraken opgeleverd: de eerste vond al plaats in 1796 toen Edward Jenner een tienjarige jongen wist te vaccineren tegen pokken. Dat veel van onze ziekmakers ook ziek kunnen worden en dat hun immuunsystemen hiertegen ons ook belangrijke technologische doorbraken kan opleveren is pas recenter naar voren gekomen. De aandacht heeft zich nu gericht op het CRISPR/Cas systeem en zijn genetisch modificerende toepassingen. Vandaag de dag wordt er om miljoenen in de rechtszaal voor gevochten, het kan een mogelijke oplossing bieden tegen malaria, kanker en antibiotica-resistentie, maar het systeem wordt ook zo gevreesd dat Jennifer Lopez werkt aan een bio-terrordrama met dezelfde naam en ook de aliens van X-Files blijken deze techniek te gebruiken.

Veel ophef en angst gaat al een vrij lange tijd gepaard met de ontwikkeling van genetische modificatie. Critici zeiden dat het inbrengen van ‘beestachtige vloeistoffen’ in hun kinderen een levensgevaarlijk experiment was en dat het tegen God’s wil was. Toch denkt het overgrote deel van de samenleving daar momenteel niet meer aan. CRISPR staat op een soortgelijk punt als vaccinatie destijds. Dit stuk beschrijft in het kort waar CRISPR/Cas vandaan komt, wat het doet en beargumenteert waarom we niet weg moeten rennen bij het horen van die gekke afkorting.

Eind jaren tachtig vond men in de genetische code van de darmbacterie E. coli iets geks. Het bevatte een bepaald stuk waar een meervoudig herhalend element van 29 letters, een repeat, onderbroken werd door een unieke code van 32 letters: de zogenaamde spacer. Later bleek dit patroon in het DNA van meer bacteriën voor te komen en het kreeg een naam: Clustered Regularly Interspaced Palindromic Repeats ofwel CRISPR. Daaromheen bevond zich informatie voor wat ze CRISPR-associated (Cas) eiwitten noemden, die bij het CRISPR DNA leken te horen. Voor een meer visueel beeld hiervan, kun je deze video bekijken.

Twintig jaar kabbelde het onderzoek naar deze curieuze DNA-fragmenten en de bijbehorende eiwitten voort, zonder al te veel wetenschappelijke belangstelling. Dat veranderde dramatisch in 2006, toen yoghurtbedrijf Danisco aantoonde dat bacteriën uit hun fabriek het CRISPR/Cas systeem kon gebruiken tegen zijn eigen natuurlijke vijanden: virussen. Virusinfecties zorgden regelmatig voor grote sterfte onder de yoghurtbacteriën. Maar toen vonden ze dat de bacteriën die niet meer ziek werden van een virus een stukje van de genetische code van het virus in hun eigen DNA hadden ingebouwd, precies op de plek naast de andere spacers. Het mechanisme van het systeem werd daarna in hoog tempo op molecuulniveau in kaart gebracht.

Maar wat is er zo bijzonder aan CRISPR dat zelfs Jennifer Lopez er een serie over wilde maken?

De werking van CRISPR is vergelijkbaar met die van een virusscanner op computers. De spacers zijn een virusdatabase en er wordt gescand naar overeenkomsten met de rest van het DNA in de cel. Dit gebeurt door kopieën van de spacers te maken en deze, begeleid door de Cas eiwitten, op zoek te laten gaan naar matchend DNA. Bij een match wordt het DNA van het virus kapot geknipt. De repeats tussen de spacers zorgen ervoor dat de cel weet waar de informatie opgeslagen en vandaan gehaald moet worden. Er werden ook Cas eiwitten gevonden die juist nieuwe informatie in het bacterie-DNA konden bouwen, zodat de bacterie zich kon verdedigen tegen nieuwe virussen. Je zou dat kunnen vergelijken met de noodzakelijke updates die virusscanners continu ondergaan.

Maar wat is er zo bijzonder aan CRISPR dat zelfs Jennifer Lopez  er een serie over wil maken? Wetenschappers ontdekten dat het systeem goed was in het vinden en knippen van specifieke DNA-sequenties in het genoom van elk organisme – of dat nu planten-, muizen- of menselijke cellen zijn. Genetische modificatie werd voorheen ook al gedaan, maar kostte ontzettend veel moeite. Er moesten speciale eiwitten worden ontworpen die specifieke DNA-sequenties konden herkennen en aanpassen. Met CRISPR is dit veel eenvoudiger. De code van de spacer bepaalt namelijk waar het eiwit naartoe gaat en de knip gemaakt wordt. Andere eiwitten repareren deze knip en brengen de gewenste verandering teweeg. Dit gebruiksgemak maakt de technologie zo krachtig, veelzijdig maar ook berucht.

De toepassingen van CRISPR zijn meer divers dan in veel discussies naar voren komt. Ten eerste zijn er toepassingen in de landbouw: door gewassen te modificeren zou de opbrengst en de voedingswaarde van bepaalde gewassen kunnen worden verhoogd. Een eerste stap is genomen met champignons die dankzij CRISPR niet meer bruin worden als je ze te lang laat liggen. Ten tweede zou met het verspreiden van de DNA-schaartjes in muggen, ziektes zoals malaria kunnen worden aangepakt.

De laatste, meest controversiële doelgroep van de CRISPR/Cas-technologie is de mens. De techniek zou kunnen helpen bij het genezen van erfelijke ziektes als taaislijmziekte, die veroorzaakt worden door een fout in je eigen genetische code. Dit zou je moeten doen door in een vroeg stadium (embryo) de DNA-schaartjes in te zetten. Maar ook tegen hiv en kanker zou men in de toekomst CRISPR/Cas technologie kunnen gebruiken. In China is een studie gestart om longkanker te behandelen, door lichaamseigen immuuncellen actiever de tumor te laten bestrijden. Deze toepassing is ten opzichte van de erfelijke ziektes van tijdelijke aard (de gemodificeerde immuuncellen sterven na verloop van tijd af). Modificeer een embryo en de modificatie zal ook worden doorgegeven aan zijn kinderen en kleinkinderen.

Kunnen wij leven in een genetisch gemodificeerde wereld? Ik ben van mening dat we dat al duizenden jaren doen

Is het wel moreel aanvaardbaar organismen permanent te veranderen? En kunnen we wel overzien wat de eventuele maatschappelijke/medische/ecologische gevolgen zijn van die veranderingen? Vragen en discussies zoals deze komen al sinds het begin van genoom-modificatie voor. Maar dat een stap nu is gezet in de richting van de mens heeft het debat vele malen verhevigd. Momenteel zijn experimenten met CRISPR op mensen in de EU en VS nog verboden en wordt door CRISPR/Cas genetisch gemodificeerd voedsel uit de supermarkt gehouden. Blijven we de techniek verbieden? Zullen we het alleen voor medische doeleinden gebruiken (en wat noem je nog een medisch doeleinde)? Of accepteren we elke vorm van modificatie?

Ook de wetenschappers die aan deze techniek werken zijn verdeeld over deze vragen en dat is maar goed ook. Te vaak worden de wetenschappers gezien als een enkele groep met één belang. En daarmee verliezen ze geloofwaardigheid. Deze balans van mening zal zorgen dat de juiste restricties en technologische oplossingen worden gevonden; niet tot gehele uitsluiting van de techniek. Maar uiteindelijk zullen de nationale overheden en niet de wetenschappers de keuze gaan maken. En dat ergens op de wereld wetgeving voor modificatie heel soepel zal zijn is zeer waarschijnlijk.

Daarmee ontstaat de vraag: kunnen wij leven in een genetisch gemodificeerde wereld? Ik ben van mening dat we dat al duizenden jaren doen. We hebben onze honden, katten, graan, groenten onherkenbaar veranderd van de organismen die ze vroeger waren. Sinds kort zijn we ook al begonnen met de mens te ‘veredelen’, door bepaalde genetische afwijkingen voor de bevruchting al op te sporen en uit te sluiten. Leven we op dit moment in de doemwereld die onze prehistorische voorvaderen ons misschien hadden voorgespiegeld als ze dit zouden horen? Ik geloof dat CRISPR dit proces misschien zal versnellen, maar niet wezenlijk veranderen. Dus kies ik voor een wereld waarin beestachtige vloeistoffen en genetische gemodificeerde organismen niet alleen in horrorfilms te zien zijn. Deze techniek moet verschijnen aan het bed van mensen wiens piepkleine foutje in het DNA geen vroegtijdige dood zou moeten betekenen en op het bord van mensen die in hongersnood zijn.

Gerelateerde artikelen
Reacties
Nog geen reacties.

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *

Naar boven