‘Miljoenen mensen met borstkanker zouden chemotherapie kunnen vermijden’, meldt de BBC, onder verwijzing naar een veelbelovende wetenschappelijke studie van University College London met vierduizend patiënten boven de veertig jaar in het Verenigd Koninkrijk, Zweden, Australië en Thailand.
360 aanbieding: 3 maanden digitaal voor maar 15 euro.
Een nieuwe DNA-test, Prosigna, kan patiënten identificeren die wel en niet op de behandeling zullen reageren. ‘De internationale studie concludeerde dat meer dan twee derde van de deelnemers de bijwerkingen van chemotherapie niet hoeft te ondergaan’, aldus het Britse medium.
Deze bijwerkingen omvatten vermoeidheid, haaruitval en misselijkheid. Na vijf jaar was de overlevingskans van patiënten die dankzij de test geen chemotherapie nodig hadden, bijna 94 procent.
Gentechnologie maakt het misschien mogelijk om te voorkomen dat een soort überhaupt ooit uitsterft. Maar moeten we dat wel willen?
Het blijkt verontrustend eenvoudig – en helemaal niet zo duur – om te knutselen aan de genetische code van een levend wezen. Voor een paar duizend dollar kun je een goede microscoop kopen, een injectieopstelling en een buisje CRISPR-Cas9: het gereedschap waarmee je het DNA van een embryo kunt herschrijven. Voeg daar een stapel petrischaaltjes aan toe, een incubator die het precies 28,5 graden houdt en een beetje hand-oogcoördinatie, en je komt een heel eind.
Het lastigste is nog het vinden van een constante stroom vers bevruchte zebravisembryo’s. In het Marine Biological Laboratory in Woods Hole, Massachusetts, waar ik tien dagen leerde hoe je genetische editing in de praktijk toepast, is dat geen probleem. Elk uur kan het lab een nieuwe batch produceren. Ik leg tientallen eencellige embryo’s op een rij langs de rand van een glaasje. Onder de microscoop zien ze eruit als vergeelde parels. Met een piepkleine glazen naald prik ik in de cellen. Als ik mis, voelen ze aan als tapiocabolletjes in een glas bubble tea; als ik raak, spuit ik er een precies afgemeten dosis CRISPR-Cas9 in, ontworpen om een gen voor oogontwikkeling uit te schakelen.
Onder de microscoop zien ze eruit als vergeelde parels.
Een paar dagen later komen de larven uit hun ei. De correct geïnjecteerde dieren hebben geen ogen. Als ik ze zou laten opgroeien – wat ik niet van plan ben – zouden ze zich kunnen voortplanten met andere blinde vissen, tot ik een aquarium vol genetisch bewerkte wezens had. Het procedé is bedrieglijk simpel. De gevolgen zijn dat allerminst.
Sinds biochemici Jennifer Doudna en Emmanuelle Charpentier een oud afweersysteem van bacteriën ombouwden tot een universeel DNA-bewerkingsinstrument, is CRISPR-Cas9 een oneindig aanpasbaar gereedschap geworden waarmee mensen de taal van het leven herschrijven. Het systeem herkent specifieke patronen in het genetisch materiaal en knipt die eruit met een enzym – Cas – dat als een moleculair scalpel werkt. Je kunt daarmee een gen uitschakelen, repareren of vervangen. Het wordt al gebruikt om landbouwgewassen productiever te maken, fruit zoeter, rijst minder dorstig. En om ongedierte uit te roeien: door onvruchtbaarheid in muggen of vleesetende maden te bouwen, kun je hele populaties laten verdwijnen. Dezelfde logica kan in de andere richting worden gebruikt. Bedrijven werken aan de ‘terugkeer’ van uitgestorven soorten door genen van hun voorouders in te bouwen in nauwe verwanten. Zo presenteerde een biotechbedrijf recent een nest ‘gede-extincteerde’ dire wolves – in feite grijze wolven waarvan slechts een paar genen voor vachtkleur, formaat en kaak zijn aangepast. De proef laat zien hoe ver we inmiddels zijn. We kunnen soorten richting uitsterven duwen, maar ook proberen hen ervoor te behoeden. En dat brengt ons bij een van de kwetsbaarste ecosystemen ter wereld: de koraalriffen.
Onderwatersteden
Koraalriffen beslaan minder dan 1 procent van het oceaanoppervlak, maar huisvesten een kwart van alle vissoorten. Ze beschermen kusten tegen stormen en golfslag, zorgen voor voedsel en inkomsten, en slaan grote hoeveelheden koolstof op. Zonder riffen zouden hele kuststeden en economieën instorten. Maar deze onderwatersteden staan op het punt te verdwijnen. Door opwarming en verzuring van de oceaan raken de miljoenen koraalpoliepen gestrest, werpen ze hun gekleurde symbiotische algen af en blijven er witte, ‘gebleekte’ geraamtes over. Eén bleking kunnen ze soms nog te boven komen. Maar als hittegolven elkaar snel opvolgen, sterft het rif.
Onder de huidige opwarmingsscenario’s kan tegen 2040 zeventig procent van de Atlantische riffen dood of stervend zijn. Bij een stijging van meer dan twee graden stopt vrijwel alle koraalgroei tegen het einde van de eeuw. We zitten nu al rond de 1,3 graad en bewegen ons razendsnel in de verkeerde richting.
Stel dat we CRISPR kunnen gebruiken om koraal genetisch beter bestand te maken tegen hitte. Dat zou koraal een grotere overlevingskans geven in een opgewarmde oceaan – en tegelijk de menselijke industrieën redden die van riffen afhankelijk zijn. Maar mogen we de natuur aanpassen om onze eigen fouten te maskeren? En als we dat doen, is het dan nog natuur?
Voor milieufilosoof Christopher Preston is CRISPR een breekpunt. In zijn boek The Synthetic Age beschrijft hij hoe genediting, de-extinctie en klimaat-engineering ons in staat stellen de natuurlijke wereld op ongekende schaal te herontwerpen. Evolutie kan de snelheid van klimaatverandering niet bijbenen, zegt hij, dus moeten wij haar een handje helpen. ‘De vraag is,’ aldus Preston, ‘welke delen van de wereld we overlaten aan natuurlijke processen – en welke we actief gaan ontwerpen zodat ze “beter werken”.’ In sommige gevallen, vindt hij, is de urgentie zo groot dat we niet kunnen wachten. Koraalriffen, met hun enorme ecologische én economische belang, zouden zo’n geval kunnen zijn. Toch is het verschil tussen kunnen en moeten levensgroot. Niet alle genetische ingrepen zijn technisch haalbaar, en zelfs als dat zo is, is het de vraag of we ze wel willen inzetten. Juist daarom zat ik uiteindelijk boven een petrischaaltje gebogen, kijkend naar pakweg honderdvijftig zebravisembryo’s die ik net had voorzien van een nieuwe genetische instructie.
Geen ogen
Een dag na de injectie zag ik hoe de embryo’s zich begonnen te ontwikkelen. De dieren die ik had geraakt, hadden geen ogen; de controlegroep wel. Dat klopte precies met de theorie: het doelwitgen is goed beschreven. Maar ik zag ook iets anders. Veel larven waren kleiner dan normaal. Sommige hadden misvormde vinnen, andere zwommen in kleine cirkels. Was dat het gevolg van het uitschakelen van het ooggen, van de injectietrauma’s, of van een onverwachte bijwerking van CRISPR? Ik had geen idee.
Voor koraal ligt alles nog ingewikkelder. Zebravissen zijn laboratoriumdieren met een tot in detail in kaart gebracht genoom. Voor de meeste koraalsoorten hebben we die kennis nog niet. Om uit te vinden wat elk gen doet, moeten onderzoekers één voor één genen uitschakelen en kijken wat er gebeurt. Dat is precies waar bioloog Phillip Cleves zich mee bezighoudt. Omdat koraal maar een paar nachten per jaar uitzet – rond het begin van de zomer, na volle maan – moest Cleves zijn lab tijdelijk verplaatsen naar het Great Barrier Reef in Australië, wachtend tot zijn Acropora millepora eindelijk ging paaien. Eenmaal zover, verzamelde hij de bevruchte eieren, legde ze in rijtjes in petrischaaltjes en injecteerde ze met CRISPR-Cas9, gericht op HSF1, een gen dat in allerlei soorten, van gist tot mensen, een rol speelt in hittestress.
Toen de larven uitkwamen en Cleves ze aan hogere temperaturen blootstelde, stierven de exemplaren waarin HSF1 was uitgeschakeld. De rest overleefde. Met die ene ingreep had hij een sleutelgen geïdentificeerd dat iets zegt over de warmtetolerantie van koraal. In theorie zou je het gen nu kunnen aanpassen om het koraal juist beter bestand te maken tegen hitte. Maar tussen iets stukmaken en iets verfijnen gaapt een kloof. Warmteresistentie is waarschijnlijk polygeen – het resultaat van veel genen tegelijk – en verschilt tussen soorten en populaties. Slechts één gen ‘opvoeren’ zou kunnen neerkomen op een cosmetische ingreep, zoals een grijze wolf wit verven en hem dan een dire wolf noemen.
Ondertussen voltrekt zich in de riffen zelf een ramp. De afgelopen jaren is er in de Caraïben en de Indo-Pacifische regio een reeks blekingsgolven geweest die hele landschappen hebben weggevaagd. Moleculair ecoloog Kate Quigley, die in West-Australië in grote tanks blekingsscenario’s nabootst om te testen welke koralen de hitte doorstaan, beschrijft vooral de geur: rottende vis. ‘Je ruikt dat er dode koralen zijn nog voordat je in de tank kijkt,’ zegt ze. In haar lab worden de sterkste overlevenden gekruist, en voeren onderzoekers hun gegevens in AI-modellen om te voorspellen welke delen van het rif de beste kandidaten zijn voor toekomstige herstelprogramma’s.
Zowel Quigley als Cleves benadrukt dat ze hun werk voorlopig binnen het lab willen houden. De noodzaak om genetisch aangepast koraal echt in zee uit te zetten zou voelen als een bekentenis van totale mislukking: dat we er niet in geslaagd zijn de uitstoot van broeikasgassen te beperken en de oceanen te beschermen zoals ze zijn. Geen enkele biotechnologische truc kan de vele andere ecosystemen vervangen die verloren zullen gaan als het klimaat blijft opwarmen.
Genetische editing
Koraal is uiteraard niet het enige waar CRISPR een rol in speelt. In de oostelijke Verenigde Staten proberen biologen al decennia de Amerikaanse kastanjeboom te redden, ooit een dominante soort in de bossen, maar begin vorige eeuw vrijwel uitgeroeid door een exotische schimmel. Met genetische editing ontstaat nu kans op een schimmelbestendige variant, die hele bosgebieden ecologisch zou kunnen herstellen. Andere projecten gebruiken CRISPR om planten te verbeteren die giftige metalen uit vervuilde bodems trekken, of om algen meer CO2 te laten opnemen. Sommige futurologen dromen zelfs van genetisch aangepaste fytoplankton die in een klap een groot deel van de wereldwijde uitstoot uit de atmosfeer kunnen halen.
Maar hoe verder we opschuiven van soortbescherming naar ‘planetair dienstverlenerschap’, hoe scherper de ethische vragen worden. Het herstellen van een kastanjebos of een rif ligt nog dicht bij het klassieke natuurbeheer: we proberen iets terug te brengen dat er ooit was. De oceaan volstorten met aangepaste organismen om ons eigen gedrag te compenseren voelt anders. Dan veranderen we de natuur in een soort schoonmaakdienst. Hebben we het recht om de natuur op die manier te herschrijven, zodat wij nog even kunnen doorgaan met wat haar vernietigt?
Daar komt bij dat CRISPR allesbehalve feilloos is. Het systeem kan genen op de verkeerde plek knippen of reparaties uitvoeren die subtiele fouten tot gevolg hebben. In de kastanjeboomprojecten blijken sommige resistente bomen struikjes te blijven of gevoelig voor andere ziekten; vermoedelijk heeft de edit ergens anders in het genoom schade aangericht. Mijn eigen blinde zebravisjes bleken vaker misvormd of gestunt dan verwacht. In het lab zijn zulke mislukkingen vervelend maar overzichtelijk. In het wild kunnen ze een kettingreactie ontketenen.
Mijn eigen blinde zebravisjes bleken vaker misvormd of gestunt dan verwacht.
We weten dat genetisch gemodificeerde aquariumvissen inmiddels hun weg naar Braziliaanse rivieren hebben gevonden, waar ze zich vrolijk voortplanten. Maar zelfs als een ingreep ‘werkt’, kan het resultaat problematisch zijn, zoals wanneer een superkoraalsoort die het in warm water uitstekend doet, andere soorten verdringt, waardoor het rif een kwetsbare monocultuur wordt. Om een heel rif robuuster te maken, zou je in honderden, zo niet duizenden soorten moeten ingrijpen, en bovendien rekening moeten houden met verzuring, bacteriën, vissen en al het onzichtbare leven dat riffen draaiende houdt.
Hoe dan ook is de geest uit de fles. CRISPR-kits zijn relatief goedkoop en met behulp van AI wordt het steeds eenvoudiger om mutaties te bedenken en te plannen. Er bestaat nauwelijks regelgeving voor wat er met niet-menselijke organismen gebeurt, buiten de ethische grenzen die onderzoekers zichzelf opleggen. ‘Als we ons dan toch als goden gedragen’, schreef milieupionier Stewart Brand ooit, ‘kunnen we dat maar beter goed doen.’
Goed worden in genetische editing betekent niet alleen efficiënter knippen en plakken, maar ook beter nadenken over het moment waarop we het überhaupt willen inzetten. Voor riffen die nog gezond zijn, klinkt genetische manipulatie als een nachtmerrie. Maar in delen van de Caraïben waar koraal nog slechts als puin op de bodem ligt, zou de tolerantie voor riskante experimenten snel kunnen toenemen. Hoezeer Quigley het idee nu ook verafschuwt, ze sluit zichzelf niet uit. ‘Ik denk dat de tolerantie van mensen voor risicovolle ondernemingen vrij snel zal veranderen zodra dingen echt hard achteruitgaan,’ zegt ze. ‘Het is nou eenmaal verschrikkelijk om je een wereld zonder koraal voor te stellen.’
Volgens wetenschappers zijn deze resultaten zeer bemoedigend
Artsen in het Verenigd Koninkrijk hebben de geboorte bekendgemaakt van acht gezonde baby’s die ter wereld kwamen dankzij een baanbrekende procedure waarbij IVF-embryo’s worden gecreëerd met DNA van drie personen om te voorkomen dat de kinderen ongeneeslijke genetische aandoeningen erven. Dat schrijft The Guardian.
De twintig moeders die betrokken waren bij het experiment, liepen allemaal een hoog risico om levensbedreigende ziekten door te geven aan hun baby’s als gevolg van mutaties in hun mitochondriën, de kleine structuren die zich in cellen bevinden en die de energie leveren die ze nodig hebben om te functioneren.
360 aanbieding: 3 maanden digitaal voor maar 15 euro.
In het onderzoek dat woensdagavond in het New England Journal of Medicine werd gepubliceerd en waar de wetenschappelijke gemeenschap al jarenlang naar uitkeek, is te lezen dat het twintigtal vrouwen een ‘mitochondriale donatie’ kreeg om te voorkomen dat ze een zeldzame genetische ziekte aan hun kind zouden doorgeven.
‘De procedure bestaat erin de eicel van de moeder te bevruchten met het sperma van de vader en vervolgens het genetisch materiaal van de kern over te brengen naar een gezonde, bevruchte eicel van een donor waarvan de kern is verwijderd’, legt The Guardian uit.
Het Verenigd Koninkrijk is een pionier op het gebied van mitochondriale donatie. Dit is daar sinds 2015 toegestaan, wat het experiment mogelijk heeft gemaakt. Volgens verschillende wetenschappers zijn deze resultaten zeer bemoedigend.
Dit maatschappelijk model is zeldzaam in de etnografie
In de ijzertijd zijn in Groot-Brittannië samenlevingen geweest die rond vrouwen waren georganiseerd, zo is gebleken uit de analyse van 2000 jaar oud DNA. Dit bevestigen de verslagen van Romeinse historici, volgens een onderzoek dat woensdag is gepubliceerd in het tijdschrift Nature. Onderzoek op een reeks begraafplaatsen in Zuid-Engeland heeft uitgewezen dat de meeste personen die daar begraven liggen aan elkaar verwant waren via de moederlijn. Die lijn ging terug ‘op een enkele vrouw die een paar eeuwen eerder had geleefd’, legt geneticus Lara Cassidy uit, die het onderzoek leidde.
360 aanbieding: 3 maanden digitaal voor maar 15 euro.
Aan de andere kant waren er bijna geen relaties via de vaderlijke lijn. ‘Dit vertelt ons dat echtgenoten zich na het huwelijk aansloten bij de gemeenschappen van hun vrouwen, waarbij land mogelijk werd doorgegeven via de vrouwelijke lijn,’ vertelt ze. In de etnografie is dit maatschappelijk model, dat bekendstaat als ‘matrilokaal’, zeldzaam en nooit eerder gedocumenteerd in het Europa van het neolithicum, de bronstijd en de ijzertijd.
Nieuwe genetische technieken stellen wetenschappers in staat om uitgestorven dieren weer terug te brengen. Zo zouden er over een paar jaar kuddes wolharige mammoeten op de Siberische toendra kunnen rondlopen. Maar is dat wel een goed idee?
Wat Alida Bailleul door de microscoop zag, sloeg nergens op. Toen ze dunne secties onderzocht van gefossiliseerde schedels van een jonge hadrosaurus, een plantenetend beest met een eendenbek dat 75 miljoen jaar geleden rondzwierf in wat nu Montana is, bespeurde ze kenmerken die haar de adem benamen.
Bailleul onderzocht de fossielen, afkomstig uit een collectie van het Museum of the Rockies in Bozeman, Montana, omdat ze wilde begrijpen hoe dinosaurusschedels zich hadden ontwikkeld. Maar wat ze zag, zou er volgens haar leerboeken helemaal niet kunnen zijn. Aan de achterkant van een schedel, ingebed in verkalkt kraakbeen, bleken fossiele cellen te zitten. Sommige daarvan bevatten kleine structuren die op kernen leken. In één ervan zat wat leek op een klomp chromosomen, de draden die het DNA van een organisme dragen.
Bailleul liet het specimen zien aan Mary Schweitzer, professor en specialist in moleculaire paleontologie aan de North Carolina State University, die op bezoek was in het museum. Schweitzer was in Montana gepromoveerd onder supervisie van Jack Horner, de plaatselijke fossielenjager die de inspiratie vormde voor het personage Alan Grant in Jurassic Park. Schweitzer zelf was beroemd geworden – en bedolven onder kritiek – vanwege de bewering dat ze zacht weefsel had gevonden in dinosaurusfossielen, van bloedvaten tot fragmenten van eiwitten.
Dinosauruscellen
Schweitzer was geïntrigeerd door Bailleuls ontdekking en de twee bundelden hun krachten om de fossielen verder te bestuderen. Begin 2020, toen de wereld de komst van corona aan het verwerken was, publiceerden ze over hun bevindingen een artikel dat insloeg als een bom. Het bevatte niet alleen bewijs voor dinosauruscellen en kernen in de hadrosaurusfossielen, maar ook resultaten van chemische tests die wezen op DNA, of iets wat erop leek, dat opgerold binnenin de cellen lag.
De gedachte om biologisch materiaal uit dinosaurusfossielen te halen is controversieel en ingrijpend. Schweitzer beweert niet dat zij dinosaurus-DNA heeft gevonden – het bewijs is te zwak om daar zeker van te zijn –, maar ze zegt dat wetenschappers de mogelijkheid niet moeten verwerpen dat het in prehistorische overblijfselen aanwezig kan zijn.
Zouden we, gewapend met voldoende dino-DNA, die logge beesten ook echt kunnen terugbrengen?
‘Ik denk niet dat we ooit moeten uitsluiten dat we dinosaurus-DNA uit dinosaurusfossielen kunnen halen,’ zegt ze. ‘We zijn er nog niet, en misschien zullen we het nooit vinden. Maar als we niet zoeken zullen we het sowieso niet vinden.’
Stukjes prehistorisch weefsel, proteïnen of DNA zouden het vakgebied van de moleculaire paleontologie kunnen transformeren en veel van de mysteries over het leven van dinosaurussen kunnen ontsluieren. Maar het vooruitzicht om over de ongeschonden genetische code van een tyrannosaurus of velociraptor te beschikken, roept vragen op die wetenschappers sinds de oorspronkelijke Jurassic Park-film uit 1993 regelmatig stellen. Zouden we, gewapend met voldoende dino-DNA, die logge beesten ook echt kunnen terugbrengen?
De-extinctie
Snelle ontwikkelingen in de biotechnologie hebben de weg vrijgemaakt voor de elegante toepassingen van de-extinctie, waarbij een soort die ooit als voor altijd verloren werd beschouwd, een tweede kans op aarde krijgt. Voorlopig gaat de aandacht vooral uit naar wezens waarmee de mens ooit de planeet deelde – en die mede door ons zijn verdreven.
Het meest in het oog springende programma op dit gebied is de poging om de wolharige mammoet in zekere zin na te bootsen en kuddes van deze dieren terug te brengen op de toendra’s van Siberië, duizenden jaren nadat zij zijn uitgestorven. Colossal, het bedrijf achter dit project, is opgericht door de Harvard-geneticus George Church en technologisch ondernemer Ben Lamm. Zij beweren dat duizenden wolharige mammoeten zouden kunnen helpen bij het herstel van de aangetaste habitat: bijvoorbeeld door bomen te verwijderen, de bodem te bemesten met hun mest en te zorgen dat de graslanden opnieuw gaan groeien. Als alles volgens plan verloopt – en dat is nog helemaal niet zeker – zouden de eerste kalfjes binnen zes jaar geboren kunnen worden.
Het is een zeer omvangrijk project. Hoewel er goed bewaarde mammoeten uit de toendra zijn opgegraven, zijn er geen levende cellen gevonden waarmee ze kunnen worden gekloond volgens de methode die Dolly het schaap, het eerste gekloonde zoogdier, heeft voortgebracht. Dus heeft Colossal een omweg bedacht. Eerst vergeleek het team het genoom van de wolharige mammoet met dat van een naaste levende verwant, de Aziatische olifant. Dit bracht de genetische veranderingen aan het licht die de wolharige mammoet uitrustte tegen de kou: de dichte vacht, de verkorte oren, de dikke vetlagen voor isolatie enzovoort.
De wolharige mammoet van Colossal zal een olifant zijn die is aangepast aan de kou
De volgende stap is het herschrijven van het genoom van een cel van de Aziatische olifant, waarbij gereedschap wordt gebruikt waarmee genen kunnen worden geredigeerd. Als de circa vijftig verwachte bewerkingen het gewenste effect hebben, zal het team een van die ‘gemammoetiseerde‘ olifantencellen inbrengen in een eicel van de Aziatische olifant waarvan de kern is verwijderd. Met een stroomstoot wordt de bevruchting op gang gebracht en het eitje zou zich moeten beginnen te delen om uit te groeien tot een embryo. Ten slotte zal het embryo worden overgebracht naar een draagmoeder of, aangezien het de bedoeling is duizenden van deze wezens te produceren, naar een kunstmatige baarmoeder.
Het project van Colossal vestigt de aandacht op een van de grootste misverstanden rond de-extinctie programma’s. Ondanks al het gepraat over het terugbrengen van soorten, gaat het niet om kopieën van uitgestorven dieren. De wolharige mammoet van Colossal, zoals Church grif toegeeft, zal een olifant zijn die is aangepast om de kou te overleven.
Of dat iets uitmaakt, hangt af van het motief. Als het doel is de gezondheid van een ecosysteem te herstellen, dan is het gedrag van het dier belangrijker dan zijn identiteit. Maar als de drijfveer nostalgie is, of een poging om het schuldgevoel van de mens over de vernietiging van soorten te sussen, dan is de-extinctie misschien niet veel meer dan een wetenschappelijke strategie om onszelf voor de gek te houden.
Inteelt
De in Californië gevestigde non-profitorganisatie Revive and Restore heeft projecten lopen om meer dan veertig diersoorten nieuw leven in te blazen door handige toepassing van biotechnologie. De organisatie heeft een zwartvoetbunzing gekloond, Elizabeth Ann genaamd, die is voorbestemd om het eerste gekloonde zoogdier te worden dat kan helpen een bedreigde diersoort te redden. De hoop is dat Elizabeth Ann, gecreëerd uit cellen die in de jaren tachtig zijn ingevroren, de broodnodige genetische diversiteit zal brengen in kolonies van wilde marters die door inteelt worden bedreigd.
Revive and Restore wil twee uitgestorven vogelsoorten, de heidehoen en de trekduif, al in de jaren 2030 terugbrengen. Na tientallen jaren stand te hebben gehouden op Martha’s Vineyard, een eiland in de buurt van Cape Cod in Massachusetts, stierf het heidehoen uiteindelijk uit in 1932. In het kader van het de-extinctieplan willen wetenschappers een vervangende vogel creëren door het DNA van de nauw verwante prairiehoen zo te bewerken dat het genen van het heidehoen bevat. Het project voor de trekduiven volgt een soortgelijke aanpak, waarbij de bandstaartduif als genetisch model wordt gebruikt.
‘We creëren deze soorten niet om menselijke filosofieën te bevredigen, maar we doen dit met het oog op natuurbehoud’
Ben Novak, hoofdwetenschapper van Revive and Restore, vergelijkt de-extinctie met rewilding, de introductie van verloren gegane soorten om lokale habitats te verbeteren. ‘De introductie van biotechnologie is gewoon een uitbreiding van deze bestaande praktijk waarbij soorten in aanmerking komen die voorheen niet in aanmerking kwamen,’ zegt hij. Als je je zorgen maakt dat de dieren die in het kader van de-extinctie worden gecreëerd geen exacte replica’s zijn van verloren gegane soorten, dan mis je de kern van de zaak, voegt hij eraan toe. ‘We creëren deze soorten niet om menselijke filosofieën te bevredigen, maar we doen dit met het oog op natuurbehoud. Voor natuurbehoud gaat het om een ecosysteem, en ecosystemen doen niet gewichtig over classificatieschema’s.’
Moeten mensen proberen om toekomstige extincties te voorkomen? Elke soort sterft op een bepaald moment uit. Maar terwijl uitsterven normaal is in de evolutie van ecosystemen, drijft menselijke activiteit soorten sneller naar de rand van de afgrond dan ze zich kunnen aanpassen. Novak zegt dat het voorkomen van alle extincties een ‘goed doel’ is, maar de realiteit, voegt hij eraan toe, is dat regeringen geen prioriteit geven aan behoud boven exploitatie. ‘Hoe hard mensen ook hun best doen, een meerderheid van de mensheid werkt dat doel nog altijd tegen,’ zegt hij. ‘We kunnen alleen proberen uitsterven zo veel mogelijk te voorkomen en de wereld zo te diversifiëren dat er ecologische stabiliteit is om verdere extincties te voorkomen.’
Dodo
De dodo is een uitstekende kandidaat voor de-extinctie. Deze grote loopvogel, die ooit inheems was op Mauritius (en alleen op Mauritius), stierf uit toen in de zeventiende eeuw mensen zich op het eiland vestigden. Naast de wijdverspreide vernietiging van zijn habitat werd de dodo verder bedreigd door varkens, katten en apen die zeelieden meebrachten.
Een team onder leiding van Beth Shapiro, hoogleraar ecologie en evolutiebiologie aan de Universiteit van Californië in Santa Cruz, heeft het genoom van de dodo met behulp van een museumexemplaar in Kopenhagen achterhaald. In theorie zou een dodo-achtige vogel kunnen worden gecreëerd door het genoom van de manenduif zodanig te bewerken dat het DNA van de dodo erin wordt opgenomen, maar zoals bij alle projecten om het uitsterven van dieren tegen te gaan, is het niet voldoende om het dier te creëren. Er moet een habitat zijn waarin het kan gedijen, anders heeft de hele operatie geen zin.
‘Als we prioriteit geven aan bescherming van soorten en ecosystemen is het van cruciaal belang dat we rekening houden met hoe onze planeet er over vijftig of honderd jaar uit zal zien, in plaats van ons te richten op het herstellen van ecosystemen uit het verleden,’ aldus Shapiro.
‘Nieuwe technologieën stellen ons in staat om de snelheid te verhogen waarmee soorten zich kunnen aanpassen’
‘Het grootste probleem voor veel soorten vandaag de dag is dat de snelheid waarmee hun leefomgeving verandert, te hoog is om de evolutie bij te benen. Daarvoor kunnen nieuwe technologieën van pas komen. We kunnen sequenties van genomen maken en beter geïnformeerde beslissingen rond fokprogramma’s nemen. We kunnen verloren gegane diversiteit weer tot leven wekken door klonen – zoals Elizabeth Ann, de zwartvoetbunzing – en we kunnen misschien zelfs adaptieve eigenschappen overdragen tussen populaties en soorten. Nieuwe technologieën stellen ons in staat om de snelheid te verhogen waarmee soorten zich kunnen aanpassen, en op die manier kunnen we misschien sommige soorten behoeden voor hetzelfde lot als de dodo en de mammoet,’ voegt ze eraan toe.
De meeste de-extinctieprojecten zijn levensvatbaar omdat onderzoekers beschikken over levende cellen of over het volledige genoom van de verloren gegane soort, en over een naast familielid dat zowel genetisch sjabloon als surrogaatmoeder kan zijn voor het te ‘herrijzen’ dier. Het ontbreken hiervan in het geval van dinosaurussen kan een onoverkomelijke hindernis zijn.
Het werk van Schweitzer, Bailleul en anderen betwist de uitleg in handboeken dat fossilisatie de complete vervanging van weefsel door steen is, ofwel leven dat letterlijk is versteend. Volgens hen is het een complexer proces waarbij soms ook moleculen van het levende wezen bewaard blijven, misschien wel gedurende tientallen miljoenen jaren.
Gefragmenteerd DNA
Maar ook als zacht weefsel in fossielen kan overleven, hoeft dat nog niet te gelden voor het DNA van dinosaurussen. Genetisch materiaal begint kort na de dood af te breken, dus wat bewaard is gebleven kan sterk gefragmenteerd zijn. Het oudste DNA dat tot nu toe is teruggevonden, is afkomstig van de tand van een miljoen jaar oude mammoet die in de permafrost van Oost-Siberië is bewaard. Het is goed mogelijk dat er nog ouder DNA wordt gevonden, maar zullen wetenschappers in staat zijn de code daarvan te lezen en te begrijpen hoe deze prehistorische wezens daaruit zijn gevormd?
Er zijn nog meer complicaties, zegt Schweitzer. Gewapend met het volledige genoom van Tyrannosaurus rex zouden onderzoekers nog steeds geen idee hebben hoe de genen gerangschikt lagen op hoeveel chromosomen. Als die puzzel op de een of andere manier wordt opgelost, moet er nog steeds een naaste levende verwant worden gevonden die genetisch gemanipuleerd kan worden om de dinosaurusgenen te dragen. Vogels zijn verre verwanten van dinosaurussen, maar een struisvogel zal moeite hebben om een T-rex te voldragen. ‘Je kan gewoon het lijstje afgaan,’ zegt Schweitzer. ‘Als we dit kunnen oplossen, dan volgt er dit, en als we dit kunnen oplossen, dan komt er dat. Ik denk niet dat we er met technologie gaan komen, althans niet in de nabije toekomst.”
Onderzoekers hebben al dinoachtige tanden, staarten en zelfs poten gecreëerd
Maar wat als het op natuurlijke wijze kan worden bewerkstelligd? Een benadering die wordt voorgestaan door Jack Horner, de vroegere supervisor van Schweitzer, bestaat erin een levende verwant van de dinosaurus – de kip – te nemen en haar genoom te herschrijven om vogels te maken met dinosaurusachtige kenmerken. Door aan het genoom van vogels te sleutelen, hebben onderzoekers al dinoachtige tanden, staarten en zelfs poten gecreëerd, vergelijkbaar met die van de velociraptor. Ga zo door, zegt Horner, en je eindigt met een ‘kip-o-saurus’.
Maar ook hier komen moeilijkheden bij kijken. Voor een duurzame populatie, met een gezonde genetische variatie, zijn misschien zo’n vijfhonderd dieren nodig. ‘Waar laten we die? Welke moderne soorten ga je met uitsterven bedreigen, zodat dinosaurussen weer een plaats krijgen op deze planeet?’ zegt Schweitzer. ‘We kunnen er misschien een in een dierentuin zetten waar mensen voor miljoenen dollars naar komen kijken, maar is dat eerlijk tegenover het dier?’
Mysteries
In plaats van te proberen de beesten na te maken, wil Schweitzer ze beter leren begrijpen. Organische moleculen, opgesloten in fossielen, kunnen licht werpen op de talloze mysteries die dinosaurussen omringen. Produceerden ze enzymen om meer voeding uit planten te halen? Hoe gingen ze om met het gehalte aan kooldioxide dat meer dan twee keer zo hoog was als tegenwoordig? En hoe behielden ze die vaak enorme afmetingen?
‘Ik geloof echt dat betere technologie en een beter begrip van degeneratie ons informatief DNA kan opleveren,‘ zegt ze. ‘Denk eens aan de vragen die we zouden kunnen beantwoorden als dat gebeurt – daar is het mij om te doen.
‘Ik durf niet te beloven dat we ooit een dinosaurus zullen zien rondlopen. Ik sluit het niet uit – dat moet je als wetenschapper nooit doen – maar ik denk dat de wens om een dinosaurus terug te brengen menselijke overmoed is. Zodat we kunnen zeggen dat het is gelukt. Dat mag niet de motivatie zijn.’
Olaf Scholz (SPD), Annalena Baerbock (Groenen) en Armin Laschet (CDU-CSU), de drie belangrijkste kandidaten voor het Duitse kanselierschap, stonden zondagavond tegenover elkaar in een tweede televisiedebat dat door Deutsche Welle als ‘beslissend’ werd omschreven. Het optreden van Olaf Scholz was ‘solide’, oordeelt DW.
‘De eerste peilingen wijzen erop dat de sociaaldemocratische kandidaat, Olaf Scholz, genoeg heeft gedaan om in de laatste fase van de verkiezingscampagne een kleine maar solide voorsprong op zijn rivalen te behouden’, schrijft de Duitse omroep.
Momenteel wordt voorspeld dat de sociaaldemocraten van de SPD de parlementsverkiezingen van september zullen winnen, met ten minste 23 procent van de stemmen, aldus een peiling van Forschungsgruppe Wahlen.
Geen tourniquets in Venetië
De Italiaanse minister van Cultuur Dario Franceschini heeft vorige week verklaard geen toegangsbewijzen en poortjes te willen om de toestroom van toeristen in Venetië te beteugelen, bericht het Italiaanse persbureau ANSA. Voorstellen daartoe waren afkomstig van gemeenteambtenaren uit de toeristische trekpleister.
‘Als ik aan tourniquets denk, denk ik aan een luchthaven, niet aan een stad’
‘We moeten de buitensporige stromen naar onze kunststeden intomen, maar zonder toegang te heffen’, zei Franceschini. ‘En als ik aan tourniquets denk, denk ik aan een luchthaven, niet aan een stad.’ Volgens Franceschini heeft Venetië niet alleen de taak om toeristen te ontvangen, maar moet de stad ook denken aan de valorisatie van zijn historisch en cultureel erfgoed door te investeren in het heden en de toekomst.
Spaanse vrouw werd verwisseld bij de geboorte
Een 19-jarige vrouw uit Spanje eist ruim 3 miljoen euro van de gezondheidsautoriteiten in de regio La Rioja nadat ze ontdekte dat ze in het ziekenhuis was verwisseld met een andere pasgeborene en aan de verkeerde ouders was overgedragen, schrijft El País. Daardoor belandde ze in een slechte gezinssituatie en werd ze uiteindelijk opgevoed door haar grootmoeder.
De vergissing werd vier jaar geleden ontdekt toen uit een DNA-test bleek dat ze geen genetische link had met de mensen die ze als haar familie beschouwde. De autoriteiten menen dat schade niet kan worden bewezen en wijzen haar claim af. Ze bieden het slachtoffer 215.000 euro als schadevergoeding voor de verwisseling.
Kunnen we langer leven en ook gezond blijven? Steeds meer wetenschappers zijn ervan overtuigd, en noemen ouderdom ‘een dynamisch proces dat versneld of vertraagd en deels zelfs teruggedraaid kan worden’. Ze bestrijden de kwalen van het ouder worden op de plek waar deze ontstaan: diep in onze cellen.
Met David Sinclair gaat het goed. ‘Mijn polsslag in rust zit rond de 57, heb ik vanochtend nog gemeten. Dat is vergelijkbaar met de hartslag van een atleet. Maar dat ben ik niet. Mijn cholesterolspiegel en bloeddruk zouden zelfs voor een jongvolwassene nog heel goed zijn. Van gewichtheffen herstel ik zo snel dat ik wel dertig jaar jonger lijk. En als ik hardloop stop ik eerder van verveling dan van uitputting.’
Geen twijfel aan, de vijftigjarige geneticus van elite-universiteit Harvard is fit. Hij jogt en hij volgt een dieet. En: ‘Ik slik elke dag drie werkzame stoffen. We hebben ze in het laboratorium getest.’ Sinclairs medicamentenmix tegen veroudering: resveratrol, metformine en NMN. Maar met de exacte dosering van deze anti-aging-middelen loopt hij niet te koop – tenslotte wil hij er niemand toe verleiden om zonder medisch toezicht geneesmiddelen te slikken. NMN is een molecuul dat lichaamscellen fit houdt, bij resveratrol gaat het om een druivenextract en metformine is een bekend middel tegen diabetes.
Wat brengt een gerenommeerd wetenschapper ertoe om elke dag zulke pillen te slikken?
In 2022 moet de handel in jong-zijn een recordomzet van 85,6 miljard dollar hebben
David Sinclair is een boegbeeld van het anti-aging-onderzoek. Dat is erop gericht de mens gezond ouder te laten worden – ver voorbij zijn natuurlijke levensgrens. Momenteel ligt het record waarschijnlijk op 122 jaar. Maar Sinclair acht 150 jaar mogelijk, onder andere met de hierboven genoemde middelen. Die moeten diep in de cellen van het menselijk lichaam de vergrijzing van het organisme bestrijden – hart- en longziekten, alzheimer, parkinson, kanker, gewrichtsslijtage en ander kwaad waarmee de meesten van ons op een dag geconfronteerd zullen worden.
Het anti-aging-onderzoek, ooit het lelijke eendje van de medische wetenschap, begint te glanzen. En doet dat binnen een snel groeiende bedrijfstak. In 2022 moet deze handel in jong-zijn een recordomzet van 85,6 miljard dollar hebben. De Citigroup, een van ’s werelds grootste financiële dienstverleners, publiceerde in 2018 een ranglijst van snel in populariteit gestegen onderzoeksthema’s. Op nummer één staat de vaststofbatterij die de krachtige opvolger van de lithium-ion-batterij moet worden. De anti-aging-geneeskunde komt op twee, nog voor de zelfsturende auto. ‘De voor de ontwikkeling van therapieën vereiste kennis en technologie hebben de afgelopen jaren een enorme sprong vooruit gemaakt.
Anti-aging-medicamenten worden spoedig realiteit’, staat in de betreffende studie te lezen. Ons wacht niets minder dan een medische revolutie.
Na ongeveer 50 delingen belanden de cellen in een permanente toestand van rust
Anti-aging omvat inmiddels meer dan rimpelcrèmes, voedingssupplementen en diëten. Een flink aantal professioneel ontwikkelde medicamenten wordt klinisch getest op mensen. Want verouderen is ‘een dynamisch proces dat versneld of vertraagd en deels zelfs teruggedraaid kan worden,’ schrijft moleculair bioloog Elizabeth Blackburn. En zij kan het weten: voor haar baanbrekende onderzoek op dit gebied ontving de Australische in 2009 de Nobelprijs voor geneeskunde. Haar verdienste is dat zij het belang van telomeren voor het verouderingsproces heeft ontdekt. Telomeren zijn de beschermkappen van ons DNA die de erfgoeddraden bij celdeling beschermen tegen beschadiging. Het werk van Blackburn bouwt voort op een fenomeen dat bioloog Leonard Hayflick in 1961 voor het eerst systematisch onderzocht. Hayflick was destijds in zijn laboratorium aan het Wismar Institute in Philadelphia begonnen met het vermenigvuldigen van cellen. Algauw stond zijn hele laboratorium vol glaskolven met menselijke cellen die zich explosief deelden. Hayflick begon celkweken elders te plaatsen, een serieus logistiek probleem diende zich aan. Maar plotseling kwam aan deze vermeerdering een eind. Hayflick slaat aan het tellen: na ongeveer 50 delingen belanden de cellen in een permanente toestand van rust.
Dankzij Blackburn weten we dat telomeren hierbij een beslissende rol spelen. De beschermkappen bestaan uit hetzelfde materiaal als ons overige genetische materiaal, te weten een streng van basenparen. Bij elke deling verliezen de telemeren 20 tot 200 basenparen. Wanneer de bescherming versleten is, gaat de cel zogezegd met pensioen: ze is niet dood, maar deelt zich ook niet meer.
Senescent, noemt men zo’n situatie van cellulaire uitputting. Die voorkomt dat exemplaren met beschadigd genetisch materiaal zich blijven delen. Maar die bescherming heeft wel een prijs. Wanneer we te veel van zulke cellen in ons lichaam hebben, krijgen we ouderdomsziektes. De uitgeputte cellen begrijpen niet meer elke boodschap die ze ontvangen en ze geven verkeerde signalen door. Ook scheiden ze onder meer ontstekingsbevorderende stoffen af waarmee ze schade toebrengen aan het omliggende weefsel. Deze zombiecellen gedragen zich als ‘rotte appels in een mand’, zegt Elizabeth Blackburn: ze zorgen ervoor dat andere cellen net zo worden als zij.
Het is de schuld van deze senescente cellen dat wij in de laatste dertig procent van ons leven vatbaarder worden voor pijn en dat chronische kwalen zich vastzetten. Wij laten de tijd van fysieke zorgeloosheid achter ons en brengen onze laatste decennia en jaren door in een steeds gehavender toestand. We krijgen gewrichtsaandoeningen, hartziektes en andere ernstige klachten teisteren ons. En daar blijft het niet bij: Beschadigingen aan ons erfelijk materiaal hopen zich op en worden door ons lichaam minder effectief gerepareerd. Dus groeit ook het risico op kanker.
Celfabrieken
Die kennis ligt tegenwoordig ten grondslag aan de ontwikkeling van in potentie commercieel aantrekkelijke anti-aging-medicamenten. Zo onderzoekt de Amerikaanse start-up Unity Biotechnology via klinische proeven of een werkzaam bestanddeel genaamd ubx010 effectief senescente cellen kan uitschakelen die gewrichtsslijtage veroorzaken. Unity heeft de beschikking over 300 miljoen dollar investeringsgeld, onder meer van Jeff Bezos en Peter Thiel, de oprichters van Amazon respectievelijk Paypal.
Bij dierproeven liet molecuul UBX010 al een duidelijke verbetering van artrose zien doordat het senescente cellen ertoe aanzet geprogrammeerd zelfmoord – apoptose geheten – te plegen. Daardoor nam de afbraak van kraakbeensubstantie af en ontstonden er gezonde kraakbeencellen.
De eerste fase van klinische proeven heeft ubx010 inmiddels achter de rug. In deze fase werd de werkzame stof eenmalig in het kniegewricht van testpersonen geïnjecteerd om te testen hoe de knie hierop zou reageren. Fase ii-studies met ziekere proefpersonen en hogere doseringen moeten nu uitsluitsel geven over de vraag of UBX010 het aantal ziekmakende zombiecellen bij mensen met artritis kan terugdringen.
Maar niet alleen de senescente cellen in ons lichaam genieten de belangstelling van anti-aging-wetenschappers. Ook stamcellen beschouwen wetenschappers als een veelbelovend doel. Deze zich onbeperkt delende celfabrieken vormen de ruggengraat van veel lichaamsfuncties. Onder meer produceren zij elke dag 200 miljard rode bloedlichaampjes.
We worden allemaal met een enorme pool aan stamcellen geboren. Maar die dreigt op oudere leeftijd op te drogen doordat de stamcellen als gevolg van ophoping van schade aan erfelijk materiaal geleidelijk afsterven. Als bijvoorbeeld de stamcellen van de thymusklier verloren gaan, leidt dat tot immuno-senescentie: de sluipende ineenstorting van het immuunsysteem. Zonder een slagvaardig leger afweercellen dat binnen het lichaam opruiming houdt, kan dit leiden tot osteoporose, alzheimer, kanker of arteriosclerose. Als het om senescentie van de stamcellen van de hypothalamus in de hersenen gaat, kunnen de stofwisseling, het hormonale systeem of de temperatuurregulatie van het lichaam beschadigd raken. Aanzetten om het verlies aan stamcellen tegen te gaan, zijn legio. Een mogelijkheid is om cellen van de patiënt zelf in het laboratorium te vermenigvuldigen en ze later terug in het lichaam te injecteren. Onder meer in de VS zijn er al klinieken die zo’n behandeling aanbieden. De effectiviteit van deze therapie is echter omstreden: niet duidelijk is nog hoe lang de nieuwe stamcellen in het lichaam overleven en of ze zich nestelen op de plek waar ze nodig zijn. Verder bestaat het gevaar dat ze zich ongecontroleerd delen en tumoren vormen.
Ook worden stoffen onderzocht die stamcellen fit en deellustig houden. Andere werkzame stoffen moeten de chemische signalen van gezonde stamcellen nabootsen of kwakkelende cellen van dringend noodzakelijke voedingsstoffen voorzien.
Onlangs nog baarde een door biotech-bedrijf Intervene Immune op een anti-aging-congres in New York gepresenteerde studie opzien: het bedrijf was er bij deze studie in geslaagd om bij negen mannen tussen 51 en 65 nieuw weefsel in de voor het immuunsysteem zo belangrijke thymusklier te laten groeien. Ook de aan bepaalde kentekenen in het erfelijk materiaal gemeten biologische leeftijd van de proefpersonen daalde in het één jaar durende onderzoek met circa 18 maanden.
Het zou de eerste keer zijn dat een medicamentenmix de levensklok van mensen daadwerkelijk terugdraait. Intervene Immune bereikte dit effect met een cocktail van drie werkzame stoffen: het groeihormoon HGH, het hormoon DHEA – een voorloper van oestrogeen en testosteron – en het middel tegen diabetes metformine dat ook Harvard-onderzoeker David Sinclair slikt. Als volgende stap moet het datamateriaal beoordeeld worden door onafhankelijke onderzoekers; ook moet uit studies met een aanzienlijk groter aantal proefpersonen blijken of het genoemde effect zich nauwkeurig laat herhalen.
Een verder onderzoeksgebied van de anti-aging-wetenschap betreft de energiefabrieken van onze cellen: de mitochondriën. Wat wij aan voedsel tot ons nemen, zetten zij om in energiepakketten die nodig zijn voor vrijwel elke celreactie.
Maar ook mitochondriën slijten. Want productie van energie gaat net als bij een echte energiecentrale gepaard met afvalstoffen. Wanneer een cel het eind van haar levenscyclus nadert, groeit de concentratie van bepaalde signaalstoffen. Ophoping van die stoffen leidt tot ontbinding van het mitochondrion, wat op zijn beurt dan weer tot productie van nog meer signaalstoffen leidt. Dan rolt er een dodelijke chemische golf door de cel met als gevolg dat steeds meer van de circa 1500 mitochondriën sterven.
Schadelijke cellen ruimen zichzelf zo op. Voor bio-informaticus Xianrui Cheng en systeembioloog James Ferrell is apoptose (het geprogrammeerd opruimen van een cel) daarom de sleutel tot het ontstaan van ziekte. ‘Soms sterven onze cellen door dit zelf op gang gebrachte proces als ze dat eigenlijk niet zouden moeten, zoals bij neurodegeneratieve aandoeningen. En soms willen onze cellen niet sterven hoewel dat voor ons beter zou zijn – zoals bij kanker’, vertelde Ferrell tijdschrift Stanford Medicine. ‘Wanneer we dat verhinderen willen, moeten we weten hoe apoptose precies functioneert.’
Een grote rol hierbij spelen vrije radicalen, in vaktaal reactieve zuurstofcomponenten (reactive oxygen species, afgekort ROS) geheten. Deze moleculen zijn een uiterst agressief bijproduct van onze celstofwisseling. Om zich chemisch te stabiliseren hebben ze elektronen nodig en die stelen ze van hun omgeving, bijvoorbeeld uit de celwanden of de erfelijke eigenschappen van mitochondriën. De meeste door vrije radicalen veroorzaakte beschadigingen worden snel weer gerepareerd, maar dat geldt niet voor alle beschadigingen en in de loop der tijd neemt hun aantal toe. De energieproductie in de aangetaste cellen daalt en uiteindelijk sterven de cellen af.
Vrije radicalen beschadigen niet alleen de mitochondriën maar ook de proteïnen en het dna in de cel. Er zijn evenwel methodieken om het eigen weerstandsvermogen van de cel een handje te helpen.
Verkeerslicht voor de cel
De geschiedenis van een werkzame stof die cellen in de strijd tegen veroudering bijstaat, begon met plannen voor de aanleg van een vliegveld op een verafgelegen eiland. Aan het begin van de jaren zestig van de vorige eeuw reisde de aan Mcgill-universiteit in het Canadese Montreal verbonden Stanley Skoryna naar het midden in de Stille Oceaan gelegen Paaseiland (Rapa Nui). Hij wilde er planten- en bodemmonsters nemen voordat dit van de rest van de wereld geïsoleerde eiland aansluiting zou vinden bij de moderne wereld.
Skoryna verliet het eiland in februari 1965 met duizenden monsters. De Canadese microbioloog Suren Sehgal slaagde erin uit een van de bacteriekweken een nieuw middel tegen schimmelvorming te isoleren. Verwijzend naar de vindplaats noemde hij het rypamycine en het bleek met recht een schat. In de transplantatiegeneeskunde helpt deze werkzame stof afstootreacties tegen donororganen te onderdrukken. Ook wordt hij ingezet in de strijd tegen kanker aangezien hij groei en vermenigvuldiging van cellen kan voorkomen: rapamycine onderbreekt de activiteiten van het enzym mtor (mechanistic target of rapamycin) dat kankercellen doet woekeren.
Gelet op deze veelzijdigheid van rapamycine duurde het niet lang voor de anti-aging- industrie de schimmeldoder opmerkte. Prompt bleek dat rapamycine de levensduur van vliegen, wormen en knaagdieren verlengde. Bio-gerontoloog Matt Kaeberlein omschrijft mtor als een ‘verkeerslicht voor de cel’: het enzym vertelt de cel op welke momenten ze actief moet zijn en op welke momenten ze haar groei moet staken. Bij voedseltekort bijvoorbeeld last de cel een rustpauze in. Rapamycine spiegelt mtor zo’n tekort voor.
Wat heeft dat met levensverlenging van doen? Dit: lichaamscellen gebruiken een periode van vasten om zich te ontdoen van afvalstoffen die op den duur tot de dood van de cel kunnen leiden. Deze zelfreiniging noemen we autofagie. Dit uit het Grieks stammende begrip betekent gewoon ‘zichzelf opeten’. En dat is precies wat een cel doet als het aan energietoevoer van buiten ontbreekt: ze kijkt wat er binnen in de cel te bikken valt. Daartoe worden de spijsverteringsorganen van de cel, de lysosomen, door de eigen afvalverwerking van de cel van onbruikbare celbestanddelen in de vorm van proteïnen, vetten en koolhydraten voorzien. Hieruit recyclen de lysosomen grondstoffen voor de cel en zorgen zo voor haar vitaliteit. Op dit effect is ook het momenteel populaire intervalvasten gericht.
Om aan te tonen dat het toedienen van rapamycine ook de grote schoonmaak in de cellen bij hogere zoogdieren bevordert, verricht bio-gerontoloog Kaeberlein momenteel proeven bij honden. Start-up Restorbio gaat nog verder: het heeft van farmaceutisch concern Novartis licentie gekregen voor twee moleculen die het mtor-enzym beïnvloeden en test deze al op mensen uit. Proefpersonen krijgen de stof RTB101 toegediend, die moet helpen tegen door ouderdom veroorzaakte ziektes als hartinsufficiëntie, alzheimer en parkinson.
Ook met betrekking tot David Sinclairs kleine fitmaker NMN is er nieuws. Het mede door hem opgerichte bedrijf Metrobiotech heeft de stof in 2018 vrijgegeven voor klinische proeven. Die gaan nu de tweede fase in en bieden kennelijk uitzicht op succes.
Maar hoe functioneert deze werkzame stof nu eigenlijk precies? NMN wordt door de stofwisseling omgezet in NAD+ dat het enzym sirtuine activeert. Sirtuines en NAD+ vormen een soort droompaar voor het reguleren van de energiestofwisseling. ‘Sirtuines hebben NAD+ nodig om actief te kunnen zijn en de cellen te beschermen,’ zegt Sinclair. ‘Het niveau aan NAD+ daalt echter naarmate men ouder wordt. Wie de stof als medicament slikt, kan het niveau aan NAD+ echter weer tot jeugdige hoogtes opdrijven.
Wanneer we precies weten hoe cellen veranderen als ze oud of ziek zijn, zal daar een veelheid aan nieuwe therapieën uit voortkomen
Om strategieën tegen veroudering te ontwikkelen, moet onze kennis over de processen binnen een cel zo gedetailleerd mogelijk zijn. En hoe meer cellen en celsoorten we op veroudering kunnen bestuderen, hoe beter.
Dat wordt mogelijk dankzij de nieuwe methode single cell sequencing (afzonderlijke-celanalyse). Die maakt het voor het eerst mogelijk het erfelijk materiaal van een enkele cel te selecteren. Onderzoekers kunnen zelfs zien welke genen op dat moment zijn ingeschakeld en welke proteïnen in de cel worden aangemaakt. ‘Je krijgt als het ware een vingerafdruk van de actuele situatie in een cel,’ vertelt Herbert Schiller van het instituut voor longbiologie bij het Helmholtz Zentrum in München. Schiller en zijn team onderzoeken met behulp van afzonderlijke celanalyse hoe de activiteit van genen verandert als cellen ouder worden. Daartoe onderzochten ze dertig verschillende celtypes in de longen van jonge en oude muizen.
Een eerste inzicht luidt: het is ingewikkeld. Cellen van eenzelfde type gedragen zich niet altijd gelijk. In plaats daarvan nemen ze diverse situaties in, afhankelijk van wat op dat moment van hen wordt gevraagd. ‘En die variatie is in oude longen wezenlijk groter,’ zegt Schiller. ‘Daar doen zich in het bedrijvigheidspatroon van de genen meer toevallige zwenkingen voor.’ Welke gevolgen dat voor het lichaam heeft, kunnen de onderzoekers op dit moment nog niet zeggen.
Celbiologen staat heel wat fundamenteel onderzoek te wachten. Het Helmholtz Zentrum in München participeert in het internationale project Human cell atlas. Doel hiervan is een driedimensionaal overzicht van alle 40 biljoen cellen in het menselijk lichaam. Om deze vloed aan informatie aan te kunnen, moeten geheel nieuwe verwerkingsmethodieken ontwikkeld worden. Kunstmatige intelligentie moet zelfstandig patronen in de meetdata kunnen onderkennen. Wanneer we precies weten hoe cellen veranderen als ze oud of ziek zijn, zal daar een veelheid aan nieuwe therapieën uit voortkomen – is de hoop.
Zilveren tsunami
Veroudering is niet alleen een medisch maar ook een maatschappelijk probleem. Een steeds grotere groep ouderen, de ‘zilveren tsunami’, dreigt de industriestaten en binnenkort ook China te overspoelen. Het gevolg: steeds meer mensen zullen steeds langer moeten werken om te voorkomen dat de samenleving instort. Daarvoor moeten ze lang fit blijven. De apparatengeneeskunde stuit op haar grenzen, gezondheidssystemen dreigen te bezwijken onder de kosten, de farmaceutische industrie snakt naar medicamenten voor de vele miljoenen gevallen van door ouderdom veroorzaakte aandoeningen.
Dat maakt de anti-aging-industrie tot een florerende bedrijfstak – zij belooft het probleem bij de wortel aan te pakken, bij het verouderingsproces zelf. Navenant lang is de lijst van miljardairs en beleggingsbedrijven – vele daarvan uit Sillicon Valley – die in start-ups op dit gebied investeren.
Sinclairs bedrijf Life Biosciences haalde 50 miljoen dollar op bij beleggers. Dat zijn peanuts in vergelijking met de bedragen waarover Unity Biotechnology beschikt – het bedrijf dat de zombiecellen in artritische gewrichten bestrijdt. De beurswaarde van dit bedrijf werd in 2018 geschat op 700 miljoen dollar – hoewel het maar negentig medewerkers heeft. Google-dochter California Life Company (Calico) had bij haar oprichting zelfs de beschikking over 1 miljard dollar. Met dat geld moeten ruim honderd onderzoekers licht brengen in het duister van het celverouderingsproces – en geneesmiddelen produceren voor op de markt.
Goed en slecht
Betrouwbare studies en omvangrijke klinische proeven kunnen de dikwijls nog met argwaan bekeken anti-aging-branche imagowinst opleveren. Ondanks de samenwerking met gevestigde onderzoeksinstellingen heeft de verjongingsindustrie nog altijd te kampen met de reputatie van een cryptowetenschap waarin veel charlatans zich op hun gemak voelen. Sinclair neemt de voorbehouden tegenover de anti-aging-geneeskunde sportief op: ‘Alles wat nieuw is wordt met tegenstand geconfronteerd. Maar bij nader inzien snijdt het bestrijden van veroudering evenveel hout als de bestrijding van kanker en alzheimer.’ Hij is ervan overtuigd dat de mensen binnen enkele jaren profijt zullen hebben van de eerste successen van de anti-aging-geneeskunde.
Maar hoe ziet een wereld eruit waarvan de bewoners ziekte en dood succesvol vertragen? ‘Goed en slecht,’ zegt Sinclair eerlijk. Slecht omdat het milieu er extra door belast zal worden en de mensen langer zullen moeten werken. ‘Goed omdat we langer leven, productiever zijn, het bruto nationaal inkomen stijgt en we biljoenen aan gezondheidskosten uitsparen – en met dat geld al het slechte in onze wereld kunnen verbeteren.’ In 2016 lanceerde de Nasa de prijsvraag itech met als doel de beste middelen tegen spierzwakte, geheugenverlies en schade als gevolg van heelalstraling op het spoor te komen. Want dat zijn gezondheidsrisico’s die een bedreiging vormen voor langdurige missies naar de planeet Mars. Winnaar was een NAD+-concept, ingediend door David Sinclair en Lindsay Wu. Of hun voorstellen ooit resultaat zullen afwerpen, staat nog in de sterren geschreven – evenals het succes van al het anti-aging-onderzoek.
Uiteindelijk kan het levensontwerp ook te complex blijken om het met twee, drie moleculen de voet dwars te zetten – zelfs als die afkomstig zijn uit het laboratorium van David Sinclair.
Commandocentrales van veroudering
Sommige processen beschadigen een cel en verkorten haar leven; andere bevorderen haar fitheid en houden haar jong. Anti-aging-onderzoekers willen positieve processen gericht bevorderen en schadelijke processen afremmen of omkeren.
Chromosomen bevatten genetische informatie. Hun beschermkappen, de telomeren, slijten en beperken het aantal celdelingen. Beschadigingen aan het genoom (de complete genetische samenstelling van een organisme of cel) kunnen leiden tot kanker of het afsterven van een cel.
Vrije radicalen veroorzaken oxidatieve stress (een stofwisselingstoestand, waarbij meer dan een normale fysiologische hoeveelheid reactieve zuurstofverbindingen (ROS – reactive oxygen species) in de cel gevormd wordt of aanwezig is): ze beschadigen het genoom in de celkern en in de mitochondriën.
Mitochondrieën zijn de energiefabrieken van de cel. Oxidatieve stress veroorzaakt dat ze afsterven.
Lysosomen houden de cel fit doordat ze afvalproducten afbreken – met name op momenten dat voedsel schaars is.
De tijd verloopt
Onze cellen kunnen de einden van de chromosomen niet volledig kopiëren. Daarom worden de zich daar bevindende telomeren met elke deling kleiner. In stamcellen verlengt een enzym ze regelmatig.
Een goede plek om oud te worden Demografie. Bevolkingsgegevens laten zien dat op sommige plekken op de wereld heel veel mensen heel oud worden. _National Geographic_-auteur Dan Buettner muntte voor deze streken het begrip blauwe zone. Ze liggen in Okinawa (Japan), Italië, Nicoya (Costa Rica), Ikaria (Griekenland) en bij een religieuze gemeenschap in Loma Linda (vs). Naast een bepaalde mate van isolatie hebben die plekken alle de leefwijze van hun inwoners gemeen: zij eten gezond en vleesarm, zijn geworteld in hun familie en gemeenschap, roken niet en bewegen regelmatig.
Vers gerestaureerd Geneeskunde: Wanneer we onze gezonde levensjaren drastisch willen verlengen, zullen we waarschijnlijk meer moeten doen dan een paar pillen slikken. Zonder meer is een gezonde leefwijze noodzakelijk. Maar we hebben ook methodes nodig om organische schade te repareren. Daartoe willen onderzoekers ingrijpen in onze genetische samenstelling, piepkleine robots ons lichaam in sturen of aangetast weefsel uitruilen.
Gekweekt weefsel
Cellen uit de petrischaal genezen al schade aan het kraakbeen. In de toekomst moeten huid, botten en vaten, zelfs hele organen buiten het lichaam met cellen van de patiënt gekweekt en aansluitend getransplanteerd worden.
Leefwijze
Niet zo spectaculair maar op dit moment onze grootste kans: gezonde voeding, niet te veel eten, met mate sporten, voldoende slapen en sociale contacten onderhouden.
Gentherapie
Harvard-geneticus George Church doet momenteel proeven waarbij een door ouderdom veroorzaakte hartkwaal bij honden door verandering aan genetisch materiaal vertraagd moet worden. Ook vele andere aanzetten worden onderzocht.
Bloedtransfusies
Transfusies met het bloed van jonge muizen kunnen verouderingsschade bij oude knaagdieren tot op zekere hoogte omkeerbaar maken. Voor toepassing op mensen stak de Food and Drug Administration (FDA, het agentschap van de federale overheid van de Verenigde Staten dat de kwaliteit medicijnen in brede zin controleert) vooralsnog een stokje vanwege de hiermee gepaard gaande gezondheidsrisico’s.
Nanorobots
Eerst zullen microscopisch kleine machines ziektes als kanker en atheromatose helpen behandelen door gericht medicamenten naar de tumoren te brengen of verstopte aderen te openen. Later kunnen ze wellicht door ouderdom veroorzaakte weefselschade repareren.
Veroudering valt te genezen. In zijn boek vertelt David Sinclair hoe het onderzoek de vele mechanismes achter het ouder worden ontdekte – en hoe we die te slim af kunnen zijn. Levensduur. Over hoe we langer gezond kunnen blijven leven. Spectrum, 440 p., € 24,99. (verschijnt 17-10-2019)
Holder Diedrichs kinderen maken statistisch gezien een goede kans om ouder dan 80 te worden. Als we David Sinclair mogen geloven, kunnen ze zelfs de 150 halen.
Schrijver: Holger Diedrich
Vertaler: Marten de Vries
P.M. Magazine is een Duits populair-wetenschappelijk tijdschrift met als motto Neugierig auf Morgen. Opgericht in de jaren tachtig door Peter Moosleitner die gefascineerd was door spaceshuttles, supersonische straalvliegtuigen en futuristische communicatiemiddelen. Geven ook P.M. History en P.M. Fragen und Antworten uit.
Alleenstaande moeders en onwettige kinderen waren lange tijd paria’s in de Marokkaanse samenleving. Maar het tij is aan het keren.
In Marokko zijn vaderloze of buitenechtelijke kinderen misschien wel de kwetsbaarste bevolkingsgroep. Ze blijven vaak onzichtbaar omdat hun geboorte veelal niet wordt geregistreerd. De ongetrouwde moeders, zelf al gestigmatiseerd vanwege de buitenechtelijke seks – wat bij wet verboden is –, hebben de grootste moeite om hun kinderen, die in de afkeurende omgeving gedoemd zijn tot een bestaan als tweederangsburgers, te onderhouden. Door de schaamte-cultuur en de enorme sociale druk voelen veel vrouwen zich gedwongen hun kinderen af te staan. Maar het tij is aan het keren. Eindelijk worden er maatregelen getroffen die de rechten van onechte kinderen en alleenstaande moeders beschermen.
Onwettige kinderen vallen volledig buiten de boot. Ze hebben geen recht op scholing en geen toegang tot gezondheidszorg. Als ze volwassen zijn, kunnen ze niet stemmen, het land in- en uitreizen of legaal werken
Unicef-onderzoek naar geboorteregistratie per land wijst uit dat 6 procent van het aantal geboorten in Marokko tussen 2010 en 2016 ongeregistreerd bleef. Onwettige kinderen vallen volledig buiten de boot. Ze hebben geen recht op scholing en geen toegang tot gezondheidszorg. Als ze volwassen zijn, kunnen ze niet stemmen, het land in- en uitreizen of legaal werken. Feitelijk zijn ze paria’s, veelal veroordeeld tot contractarbeid en een leven in de marge van de samenleving. Hun moeders zijn zelden beter af. Zoals een columnist op nieuwssite Morocco World News schreef: ‘Volgens de Marokkaanse familiewetgeving moet een alleenstaande moeder in haar eentje de ouderlijke verplichtingen op zich nemen, terwijl de biologische vader van iedere zorgplicht is ontheven.’ Sociale onderdrukking maakt het alleenstaande moeders nog moeilijker om hun kinderen te onderhouden. Vaak worden ze door de familie en de gemeenschap verstoten en ze hebben moeite aan het werk te komen.
Om deze problemen te lijf te gaan heeft de Marokkaanse vereniging voor kinderbescherming (LMPE) in de grootste Marokkaanse steden kindertehuizen opgezet om verlaten kinderen op te vangen. Behalve sociale en psychologische hulp bieden ze opleidingsmogelijkheden voor alleenstaande moeders, en in sommige gevallen tijdelijke kinderopvang om werkende moeders te ontlasten die een beter bestaan voor zichzelf en hun kinderen proberen op te bouwen.
Ook rechtbanken helpen mee aan de verbetering van de positie van alleenstaande moeders. In Souk el Arba, in het noordwesten van Marokko, heeft een lokale rechtbank een alleenstaande moeder die haar ‘gezinsboekje’ opeiste in het gelijk gesteld. Een gezinsboekje is een officieel document met informatie over de burgerlijke staat van alle gezinsleden, inclusief geboorteakten van zowel de ouders als de kinderen. Dit document, dat in Marokko van oudsher alleen aan de pater familias wordt verstrekt, is voor alleenstaande moeders cruciaal om de wettelijke identiteit van hun kinderen te laten vastleggen.
De Marokkaanse minister van Gezinszaken, Solidariteit, Gelijkheid en Sociale ontwikkeling, Bassima Hakkaoui, dringt aan op regeringsmaatregelen die ervoor moeten zorgen dat verlaten kinderen aanspraak kunnen maken op dezelfde voorzieningen als alle andere kinderen. Ze pleit ervoor onechte kinderen in het bevolkingsregister te laten opnemen en door middel van DNA-tests te achterhalen wie hun biologische vader is, in de hoop dat een biologische band ook een juridische band zal creëren. Willen deze maatregelen effect sorteren en zorgverantwoordelijkheid bij de vaders afdwingen, dan moet natuurlijk eerst de Marokkaanse familiewetgeving worden aangepast om de legitimiteit van buitenechtelijke kinderen te erkennen.
Deze wapenfeiten, hoe bescheiden ook, leggen de basis voor de sociale en wettelijke bescherming van de rechten van onechte kinderen en alleenstaande moeders in Marokko.
Bij het vergelijken van DNA van diersoorten ontdekten onderzoekers iets vreemds: in sommige diergenomen lijken genen te ontbreken. Volgens Oxford-onderzoeker Adam Hargreaves kan dit betekenen dat de evolutie niet alleen wordt gestuurd door natuurlijke selectie.
DNA-sequentietechnieken helpen wetenschappers bij het beantwoorden van vragen die wij ons al eeuwenlang over dieren stellen. We begrijpen beter hoe de giraf aan zijn enorme nek kwam en waarom slangen zo lang zijn, nu we het genoom van deze dieren in kaart hebben gebracht [de complete genetische samenstelling van een organisme, cel of virus]. Door de DNA-volgorde precies te bepalen, kunnen we het DNA van verschillende dieren met elkaar vergelijken en kijken waar de verschillen liggen. Daaruit valt op te maken hoe zij elk op een unieke manier zijn geëvolueerd.
Maar soms staan we voor raadsels. In sommige diergenomen lijken genen te ontbreken die wel in vergelijkbare soorten voorkomen en die voor het overleven onontbeerlijk zijn. Zulke schijnbaar ontbrekende genen worden ook wel ‘donker DNA’ genoemd. Dit fenomeen werpt een nieuw licht op de evolutie.
Samen met mijn collega’s kwam ik het voor het eerst op het spoor toen wij de genoomsequentie van de woestijnrat (Psammomys obesus) bepaalden. Ons interesseerden vooral de woestijnratgenen die bij de aanmaak van insuline betrokken zijn, omdat we wilden begrijpen waarom deze diersoort veel vaker dan andere soorten diabetes type 2 krijgt.
Maar toen we op zoek gingen naar het gen Pdx1 dat de aanmaak van insuline regelt, merkten we dat het ontbrak, net als 87 andere genen die er normaal gesproken naast liggen. Sommige van die ontbrekende genen, inclusief Pdx1, zijn onmisbaar: een dier kan absoluut niet zonder. Maar waar waren ze dan gebleven?
Mutatiehotspot
Een eerste aanwijzing was het feit dat we in meerdere weefsels van de woestijnrat wel gewoon de eiwitten vonden die met instructies uit deze genen worden aangemaakt. Dat kon alleen als de genen toch ergens in het genoom aanwezig waren. Oftewel, ze ontbraken niet maar zaten ergens verstopt.
De DNA-volgorde van deze genen bevat ongewoon veel G en C-moleculen, twee van de vier ‘basen’ waaruit al het DNA is opgebouwd. We weten dat DNA dat rijk is aan G en C lastig te hanteren is voor sommige DNA-sequentieapparaten. Dat maakt het waarschijnlijker dat de genen niet ontbraken maar alleen moeilijk detecteerbaar waren. We noemen deze verborgen sequentie daarom ‘donker DNA’, een verwijzing naar het begrip ‘donkere materie’: het spul waar naar men denkt 25 procent van het universum uit bestaat, maar dat nog nooit is waargenomen.
Toen we het genoom van de woestijnrat verder in kaart brachten, zagen we dat één gedeelte veel meer mutaties herbergde dan normaal bij knaagdiergenomen het geval is. Alle genen binnen deze ‘mutatiehotspot’ bevatten uitzonderlijk veel G en C in de DNA-volgorde; ze zijn dermate sterk gemuteerd dat ze met standaardtechnieken lastig te detecteren zijn. Sterk gemuteerde genen werken meestal niet meer, maar schijnbaar lukte het deze woestijnratgenen wel nog om hun taak in het lichaam te vervullen, ondanks hun sterk veranderde DNA-volgorde. Dat is bepaald niet makkelijk voor een gen, het is alsof je Lingo wint terwijl je alleen maar klinkers gebruikt.
Dergelijk donker DNA is al eerder aangetroffen in vogels. Onderzoek wees uit dat in de tot nu toe in kaart gebrachte vogelgenomen wel 274 genen ‘ontbreken’, onder andere het gen voor leptine (een hormoon dat de energiebalans regelt): wetenschappers konden het jarenlang niet vinden. Ook hier gold dat deze genen ongewoon veel G en C bevatten en dat de bijbehorende eiwitten wel in de weefsels van deze vogels voorkwamen, al waren de genen nergens in de genoomvolgorde te bekennen.
In de meeste leerboeken over evolutie valt te lezen dat dit een proces is dat uit twee stappen bestaat: mutatie en natuurlijke selectie. Mutatie van DNA is niets ongewoons en vindt voortdurend plaats op willekeurige plekken in het DNA. Daarna gaat natuurlijke selectie aan het werk om te bepalen welke mutaties behouden blijven en doorgegeven worden aan het nageslacht en welke niet. Het criterium daarbij is of ze de drager helpen om zich beter voort te planten. Kortom, mutatie zorgt voor variatie in het DNA van een organisme, natuurlijke selectie bepaalt of het mag blijven en geeft zo richting aan de evolutie.
Maar als er hotspots in het genoom bestaan waar ongewoon veel mutaties plaatsvinden, beïnvloedt dat ook de kant die de evolutie opgaat. Dit zou dus een onbekend mechanisme in het proces kunnen zijn, een andere drijfveer erachter dan natuurlijke selectie.
Het zou kunnen dat de mutaties zo snel na elkaar plaatsvonden dat natuurlijke selectie het niet kon bijhouden
Tot dusver is zulk donker DNA in twee zeer diverse, verschillende soorten dieren gevonden. Het is echter nog onduidelijk hoe wijdverbreid het fenomeen is. Bevat het genoom van alle dieren misschien donker DNA? Of, zo niet, wat maakt woestijnratten en vogels dan zo bijzonder? Het spannendste deel van de puzzel is wel de kwestie welk effect donker DNA op de evolutie van deze dieren heeft gehad.
Bij de woestijnrat zou het kunnen zijn dat het bestaan van een mutatiehotspot de aanpassing aan het leven in de woestijn mogelijk maakte. Maar het zou ook kunnen dat de mutaties zo snel na elkaar plaatsvonden dat natuurlijke selectie het niet kon bijhouden en deze op zich nadelige stukken DNA gewoon nog niet heeft kunnen verwijderen. In dat geval komt het wellicht door deze nadelige mutaties dat de woestijnrat nergens buiten zijn huidige woestijnomgeving kan overleven.
In ieder geval roept de ontdekking van dit vreemde fenomeen vragen op over de manier waarop het genoom evolueert, en wat we bij het sequencen van diergenomen mogelijk allemaal over het hoofd hebben gezien. Tijd dus om ze nog eens goed te bekijken.
Het kleine Britse broertje van de Australische The Conversation, opgericht door een groep journalisten, verwierf in de drie jaar dat ze bestaat al groot aanzien. The Conversationwerkt met ‘open bronnen’ en wil mede op deze manier een frisse en onafhankelijke blik op het nieuws bieden. Op de site komen vooral onderzoekers en academici aan het woord.
In Engeland mogen wetenschappers sinds kort ingrijpen in het DNA van menselijke embryo’s. Is het wel verstandig om dat nu, en op eigen houtje, te gaan doen?
Keuze uit het archief
Deze week nam de Tweede Kamer de D66-motie aan over embryokweek met wetenschappelijke doeleinden. Doorslaggevend was de stem van het CDA, waar twaalf leden voor en zes leden tegen stemden. Het laat zien dat het onderwerp gevoelig ligt binnen de christendemocratische partij.
Ook buiten christelijke en religieuze kringen en buiten Nederland is het een heikel thema, getuige deze Controverse van bijna tien jaar geleden. Daarin reageren een wetenschapper en een filosoof op de vraag of genetische aanpassingen geoorloofd zijn als je er erfelijke ziektes en lijden mee kunt voorkomen.
Ja: ‘Als de wetenschap kan worden gebruikt om onnodig menselijk leed uit te bannen, moeten we daar vooral mee doorgaan’
Britse wetenschappers hebben toestemming gekregen om het DNA van menselijke embryo’s te veranderen. Dat zal ongetwijfeld veel protest opleveren. De tegenstanders van genetische modificatie (GM)-technologie zullen roepen dat we voor God spelen met onze genen. De tegenstanders hebben gelijk. We doen inderdaad net of we God zijn. Maar dat is juist goed, want God, de natuur, of hoe we het maar willen noemen, heeft het vaak mis en het is aan ons om de fouten te herstellen.
Er worden dit jaar naar schatting 500.000 kinderen geboren in Groot-Brittannië. Daarvan zal zo’n 4 procent een genetische of aangeboren afwijking hebben, die tot een ernstige ziekte kan leiden en het kind en de familie veel ellende zal bezorgen. Als het onderzoek dat nu is goedgekeurd met succes wordt toegepast, zullen er minder kinderen met een afwijking worden geboren.
DNA is niet spiritueler dan een haar of een vingernagel
Ons DNA wordt beschouwd als iets heel speciaals. Anti-GM-activisten, vaak overtuigde atheïsten, beweren dat ons DNA door ‘de natuur’ is aangereikt. Maar wat is die natuur helemaal? Dat is puur toeval – mutatie – gecombineerd met de survival of the fittest. Er ligt geen groot plan aan ten grondslag en de natuur maakt akelige fouten – net als wij. Als die fouten menselijk lijden tot gevolg hebben, dan is het onze plicht om daar iets aan te doen. Ons DNA is een chemische stof. Schoolkinderen halen het uit de cellen in het biologielokaal. Het ziet eruit als een slijmerig draadje – en als vezelig papier als het is opgedroogd. Er zit geen magisch ingrediënt in DNA, geen ziel, het bestaat alleen uit atomen en lucht. DNA is niet spiritueler dan een haar of een vingernagel.
Het veranderen van het DNA van menselijke embryo’s om ziekte uit te bannen is net zo ethisch verantwoord als het opereren van een baby met een hartprobleem, of het laseren van ogen. DNA is gewoon een deel van het menselijk lichaam waar iets mee mis kan zijn. GM-technologie kan revolutionair bijdragen aan het welzijn van onze kinderen. Het is toegepast op een meisje van één jaar dat aan leukemie leed en nu aan de beterende hand is.
Is dit een glijdende schaal? Leidt dit tot zogeheten designerbaby’s? Is de GM-technologie straks vooral weggelegd voor steenrijke mensen, die gezonde, slimme en mooie kinderen willen? Misschien. Maar dat zien we dan wel weer. Op dit moment kunnen we beter vragen aan ouders van kinderen, geboren met hemofilie, taaislijmziekte of spierdystrofie, wat zij hadden gedaan als de GM-technologie al eerder beschikbaar was geweest. Als de wetenschap kan worden gebruikt om onnodig menselijk leed uit te bannen, dan moeten we daar vooral mee doorgaan.
Johnjoe McFadden is een Brits-Ierse wetenschapper en schrijver. Hij is hoogleraar moleculaire genetica aan de universiteit van Surrey. Hij publiceert in The Guardian, The Washington Post en FAZ.
Nee: ‘Het is de vraag of genetische perfectie altijd gewenst is’
Sinds kort is het Engelse onderzoekers toegestaan om in te grijpen in het DNA van menselijke embryo’s. De Britse Autoriteit voor Menselijke Vruchtbaarheid en Embryologie (HFEA) heeft ingestemd met toepassing van een nieuwe techniek, CRISPR/Cas9 genaamd. Andere landen, zoals de VS, zijn net zo bedreven in genetische modificatie als Engeland. Die andere landen zijn, terecht, terughoudender in het gebruik van gentechnologie.
Waarom? De bezwaren van die andere landen hebben niets te maken met religie of met verzet tegen moderne technologie. Ze zijn ook niet tegen genmanipulatie op zich. Ze willen ook nog wel instemmen met het toepassen ervan bij individuele patiënten – om genetische afwijkingen te herstellen. Maar deze wetenschappers en bio-ethici zijn wél bezorgd over het veranderen van menselijke embryo’s. Als zulke embryo’s teruggeplaatst en geboren worden, dan blijft de genetische verandering niet beperkt tot dit ene kind, maar wordt het doorgegeven aan volgende generaties. (De Britse onderzoekers plaatsen de gemodificeerde embryo’s overigens niet terug.)
Gentechnologie heeft grote voordelen – en ook grote nadelen. Onze wetgeving laat het aan de arts of patiënt over om die voor- en nadelen tegen elkaar af te wegen. Dat is niet eenvoudig, omdat het bij de meeste ziektes gaat om een complexe wisselwerking tussen verschillende genen. Het komt maar zelden voor dat de bewerking van een enkel gen leidt tot genezing. Toekomstige generaties zitten straks opgescheept met de genetische modificatie die wij nu uitvoeren. Als er onverwacht iets misgaat, dan zullen ze daarmee moeten leven. Maar ook als het wel goed gaat, is het de vraag of genetische perfectie altijd gewenst is. Er zijn gevallen bekend waarin dove ouders, die gebruikmaakten van IVF, toch kozen voor een embryo met aangeboren doofheid omdat zij dachten dat zo’n kind beter paste in hun gezin.
Toekomstige generaties zitten straks opgescheept met de genetische modificatie die wij nu uitvoeren
We moeten goed bedenken dat gentechnologie niet de enige manier is om genetische afwijkingen uit te bannen. Er zijn ook conventionele manieren om embryonale onderzoeken en ingrepen te doen. Op een internationale topconferentie in Washington in december 2015 werd gepleit voor een verbod op modificatie van menselijke kiemcellen, zolang er geen helder zicht is op de bijbehorende risico’s.
Wetenschappers zijn competitief, maar vaak werken ze ook samen. Dit geldt bijvoorbeeld voor het internationale menselijkgenoomproject (HGP), dat de structuur van het menselijk DNA in kaart heeft gebracht en daarmee de moderne gentechnologie mogelijk maakte. Als de kiemcellen van de mensheid op het spel staan, zijn behoedzaamheid en internationale samenwerking geboden.
Donna Dickenson is een Engels-Amerikaanse filosoof en ethicus. Ze was hoogleraar in Londen en Birmingham, en schreef meer dan twintig boeken over haar vakgebied. In 2006 ontving ze de Spinozalens.
Alle digitale informatie ter wereld opslaan in een wijnkistje? DNA-opslag lijkt dé manier om de buitensporig groeiende hoeveelheid computerdata veilig en eeuwenlang te bewaren.
Computergegevens worden doorgaans opgeslagen in microscopisch kleine magnetische vlekjes, in elektrische stroompjes of in patronen van minuscule stipjes die het licht van een laserstraal reflecteren. Maar uiteindelijk belanden de data misschien ooit wel in de bouwstenen van het leven zelf en worden ze in de organische moleculen geëtst die samen DNA-strengen vormen.
Dat is de conclusie die getrokken kan worden uit twee recente experimenten, één door informatici van de University of Washington en Microsoft, het andere uitgevoerd door een groep wetenschappers aan de University of Illinois. Beide onderzoeken tonen aan dat DNA-moleculen geschikte informatiedragers zijn, waarop alle digitale informatie ter wereld zou kunnen worden opgeslagen in een vochtoplossing van pakweg negen liter. Alle informatie ter wereld in één doosje wijn.
De experimenten bewezen dat specifieke digitale bestanden gericht kunnen worden opgevist uit een potentieel oneindige hoeveelheid data. En volgens de onderzoekers kunnen met deze nieuwe opslagtechniek onafzienbare hoeveelheden informatie voor ten minste duizend jaar veilig worden opgeborgen. Dat is immers de grote tekortkoming van alle bestaande micro-elektronische systemen voor dataopslag: op magnetische schijven of tape en zelfs op optische dragers [zoals de compact disc of cd] kunnen data voor hooguit enkele decennia worden bewaard.
In de versmelting van computertechnologie en biologie kan nog grote vooruitgang worden geboekt
De nieuwe onderzoeksresultaten bieden zicht op een methode om de exponentieel groeiende hoeveelheid computerdata eeuwenlang te kunnen opslaan. En vergeleken met de capaciteit van zelfs de meest geavanceerde elektronische of magnetische opslagsystemen, is de opslagcapaciteit van DNA duizelingwekkend hoog. In theorie kun je daarmee een exabyte aan informatie opslaan in een volume ter grootte van een zandkorrel. Een exabyte staat ongeveer gelijk aan de opslagcapaciteit van tweehonderd miljoen dvd’s.
DNA-moleculen zijn de dragers van de genetische instructies die de ontwikkeling en het functioneren van levende organismen aansturen. De kosten van de zogenaamde sequencing, het uitlezen van de genetische code, dalen sneller dan de kosten van computergeheugen. Daarnaast wordt vooruitgang geboekt met het synthetiseren van strengen van willekeurige sequenties kleine organische moleculen, zogenaamde oligonucleotiden, de bouwstenen van het DNA. Als de kosten van sequencing en van het synthetiseren van DNA blijven dalen, komen nieuwe soorten hybride opslagsystemen volgens informatici binnen handbereik.
‘Het afgelopen jaar drong ineens het besef door dat in die versmelting van computertechnologie en biologie nog grote vooruitgang kan worden geboekt,’ zegt Douglas M. Carmean, op dit moment onderzoeker bij Microsoft en vroeger ontwerper van microprocessoren bij Intel. De ontwikkeling van beide vakgebieden dateert van de tijd van de eerste interactieve computers. De eerste echte personal computer, de LINC, werd in 1961 door Wesley A. Clark ontworpen voor biomedische onderzoekers. ‘Biotech heeft in het verleden geprofiteerd van de informatietechnologie,’ zegt Luis Ceze, een informaticus van de University of Washington en een van de bedenkers van het nieuwe DNA-opslagsysteem. ‘Nu moet de biotech iets terugdoen.’
Nieuw systeem
De eerste tekenen van het samengaan van biologie en computertechnologie zijn te vinden in het kleine laboratorium in de kelder van de informaticafaculteit van de University of Washington. Dat lab staat volgestouwd met apparatuur die je eerder in een biologielab zou verwachten: een desktopapparaat voor de sequencing van DNA en een apparaat dat van kleine stukjes DNA miljarden exacte kopieën kan maken. Die twee vormen samen het prototype van een methode voor dataopslag die over vijf jaar misschien al veel wijder verbreid is. Volgens de onderzoekers zou de methode een uitkomst zijn voor Hollywoodstudio’s en moderne ziekenhuizen, die oplossingen zoeken voor de langdurige opslag van digitale films respectievelijk röntgenfoto’s en MRI-opnamen.
Eerdere proeven, uitgevoerd aan Harvard in 2012 en door onderzoekers van het European Bioinformatics Institute in het Britse Hinxton in 2013, wezen uit dat het mogelijk is om databestanden in DNA op te slaan en ook weer als digitale informatie uit te lezen. De onderzoeksgroep van Harvard haalde wereldwijd de media door op die manier miljarden exemplaren van Regenesis op te slaan, een boek van geneticus George Church en wetenschapsjournalist Ed Regis. De onderzoeksteams van de University of Illinois en van de University of Washington en Microsoft borduren daarop voort door informatie in DNA-vorm op te slaan en vervolgens één specifiek bestand uit die massa informatie te halen.
De onderzoekers in Illinois hebben de Wikipedia-pagina’s van zes universiteiten in DNA weggeschreven, en slaagden er vervolgens in om specifieke delen van die tekst te selecteren en te bewerken. De onderzoekers van de University of Washington en Microsoft redeneerden dat men in potentie zo ongelooflijk veel informatie in DNA kwijt kan, dat het beter kan worden gebruikt om data alleen op te slaan, zonder die verder te bewerken. Zij slaagden erin om vier kleine afbeeldingen op te slaan en die met slechts één foutje onafhankelijk van elkaar weer uit te lezen.
Computeropslagsystemen zijn net grote steden met straten waarin alle gegevens een exact adres krijgen toegewezen. Bij DNA-opslag wordt gebruikgemaakt van de mogelijkheid om de moleculen waarin informatie is opgeslagen met elkaar te combineren. De basisfunctie van DNA, replicatie binnen levende organismen, is de basis van alle leven. Zo kan een digitale afbeelding worden opgedeeld in duizenden stukjes, die vervolgens weer worden opgeslagen in duizenden afzonderlijke DNA-strengen. Daarbij voegen de onderzoekers aan elk stukje een uniek kenteken toe, zodat een compleet bestand of een complete afbeelding later weer als een legpuzzel bij elkaar kan worden gezocht. Om de gezochte informatie vervolgens eenvoudiger te kunnen terugvinden, maken de wetenschappers gebruik van de zogenaamde polymerasekettingreactie of PCR (polymerase chain reaction), een techniek om specifieke stukjes DNA te kopiëren (amplificeren, in jargon). Met dit procedé, in 1983 bedacht door de scheikundige Kary Mullis, kan men één enkele DNA-molecuul amplificeren tot miljoenen exemplaren.
Het is mogelijk om databestanden in DNA op te slaan en ook weer als digitale informatie uit te lezen
Behalve aan de verfijning van methoden voor het uitlezen van informatie werken de onderzoekers ook aan verbetering van de opslagtechnologie. ‘We zijn nu al een factor honderd verder dan in 2012,’ zegt Church. Zijn laboratorium werkt samen met Technicolor SA, een Frans bedrijf dat veel doet aan digitale dataopslag en filmarchivering. ‘Ons streven is nu om de kosten nog eens met een factor duizend te verlagen,’ zegt Church.
In het laboratorium van Harvard experimenteert men met het opslaan en weer uitlezen van Méliès’ stomme film Le voyage dans la lune uit 1902. De onderzoekers van de University of Washington en Microsoft werken samen met Twist Bioscience, een start-up uit San Francisco die een systeem heeft ontwikkeld om met behulp van halfgeleiders de productie van DNA-strengen voor dataopslag te versnellen.
Knelpunt
Het wegschrijven van informatie in DNA is momenteel het grootste knelpunt, geven de onderzoekers toe. Maar ze verwachten op dat vlak snel verbeteringen. Volgens Emily Leproust, directeur van Twist, ‘draait het allemaal om technologie en het verder verkleinen van de processen’. Data wegschrijven naar of uitlezen van magnetische tape is nog steeds een populaire methode voor de archivering van data bij bedrijven en vergt maar een paar seconden. Maar de tapes zelf worden vaak opgeslagen in kasten of nog grotere gemechaniseerde opbergsystemen. De benodigde tape daaruit ophalen en uitlezen kan uren duren.
De kosten van digitale dataopslag in DNA zullen volgens Leproust binnenkort gigantisch dalen en de snelheid zal enorm toenemen. En dan kan deze methode concurreren met magnetische opslag. Vergeleken met het uitlezen van elektronisch of magnetisch geheugen gaat het uitlezen van DNA-geheugen met een slakkengang. Maar DNA laat de conventionele methoden ver achter zich wat betreft de hoeveelheid data die kunnen worden opgeslagen en de duur van de houdbaarheid.
‘DNA is een heel bijzonder medium voor opslag op lange termijn,’ zegt Karin Strauss, computerontwerper bij Microsoft. ‘Je hoeft alleen maar voor een koele en droge omgeving te zorgen.’
Auteur: John Markoff
Vertaler: Frank Lekens
John Markoff is vast auteur voor The New York Times en schreef o.a. boeken en artikelen over de vervolging en gevangenname van hacker Kevin Mitnick.
The New York Times Verenigde Staten | oplage 1.120.402
De krant der kranten, met als motto ‘All the news that’s fit to print’. Won meer journalistieke prijzen dan enig ander medium.
Kunnen we binnenkort de genen van onze kinderen wijzigen om te zorgen dat ze geen erfelijke ziekten krijgen? Of hen zelfs van A tot Z zelf samenstellen, zoals uit een catalogus? Sinds een groep Chinese wetenschappersbekendmaakte het DNA van een menselijk embryo te hebben gewijzigd, zijn dit soort vragen geen sciencefiction meer.
Keuze uit het archief
We zijn in het Westen onverminderd bezig zogenaamde supermensen van onszelf te maken, die gezond eten, sporten, zich geestelijk ontwikkelen en bewust zijn van de omgeving. Is het dan niet handiger om iemand meteen perfect geboren te laten worden? Zes jaar na de eerste publicatie van dit artikel zijn we alweer dichter bij die realiteit, en zoals dat gaat met ethische bezwaren, klinken die steeds minder luid. Dit grondige artikel zet de mogelijkheden, voors en tegens helder op een rij.
Als iemand een manier had gevonden om een genetisch gemodificeerde baby te maken, dan zou George Church daarvan afweten, redeneerde ik. In zijn doolhofachtige laboratorium op de campus van de Harvard Medical School kun je onderzoekers aantreffen die een nieuwe, nooit eerder in de natuur waargenomen genetische code geven aan E.coli. Een deur verder zijn anderen bezig de wolharige mammoet weer tot leven te wekken. Zijn lab, zo mag Church graag zeggen, is het middelpunt van een nieuw technologisch scheppingsverhaal, waarin de mens de schepping overdoet en naar zijn hand zet.
Toen ik vorig jaar op bezoek was in het lab, raadde Church me aan om te gaan praten met een jonge postdoc, Luhan Yang. Zij was vanuit Peking naar Harvard gekomen en had een belangrijke rol gespeeld in de ontwikkeling van een krachtige nieuwe techniek voor het modificeren van DNA: CRISPR-Case9. Yang had samen met Church een klein biotechnologiebedrijf opgezet om het genoom van varkens en runderen te modificeren, waarbij goede genen werden ingebracht en slechte uitgeschakeld.
Ik luisterde naar het verhaal van Yang tot ik kans zag om mijn echte vragen te stellen: kan dit ook bij mensen? Kunnen we de menselijke genenpoel verbeteren? In het algemeen gaat de wetenschap uit van het standpunt dat dat onveilig, onverantwoord en zelfs onmogelijk is. Maar Yang aarzelde niet. Ja, natuurlijk, zei ze. Het laboratorium van Harvard was zelfs al bezig met een project om te onderzoeken hoe dat bereikt kon worden. Ze opende haar laptop en liet me een Powerpoint-dia zien met de titel ‘Germline Editing Meeting’.
Daar was het: een technisch voorstel om in te grijpen in de erfelijke eigenschappen van de mens. ‘Germ line’, oftewel kiembaan, is onder biologen jargon voor de eicel en de zaadcel, die samen een embryo vormen. Door het DNA van deze cellen of van het embryo te veranderen, zou het mogelijk zijn om ziektegenen te corrigeren, waarna die genetische verbeteringen worden doorgegeven aan komende generaties. Met een dergelijke techniek zouden families verlost worden van nare erfelijke ziekten als cystic fibrosis. Het zou misschien ook mogelijk zijn om genen in te brengen die een levenslange bescherming bieden tegen infecties, alzheimer en, zei Yang, misschien tegen de effecten van veroudering. Volgens haar werden dit soort baanbrekende medische ontwikkelingen in deze eeuw even belangrijk als vaccins waren in de vorige eeuw.
Dat is de belofte. De angst is dat kiembaanengineering zal leiden tot een griezelige wereld van supermensen en designer baby’s voor wie dat kan betalen. Wil je een kind met blond haar en blauwe ogen? Waarom niet een hyperintelligente groep mensen creëren die de leiders en wetenschappers van morgen kunnen worden?
Nog maar drie jaar na de ontdekking van CRISPR wordt deze techniek al op grote schaal door biologen toegepast, als een soort zoek-en-vervangmethode om DNA te wijzigen, zelfs tot op het niveau van één enkele letter. De methode is zeer nauwkeurig en wordt dan ook gezien als een veelbelovende nieuwe vorm van gentherapie bij mensen met een slopende ziekte. Daarmee zouden artsen dan een ziek gen, bijvoorbeeld in de bloedcellen van een patiënt met sikkelcelbloedarmoede, direct kunnen corrigeren. Maar zo’n vorm van gentherapie zou geen invloed hebben op de reproductiecellen en het veranderde DNA zou niet aan toekomstige generaties worden doorgegeven.
Volgens de conventie van de EU over biomedische wetenschap zou ingrijpen in de genenpoel een misdaad zijn tegen de mensenrechten
Genetische veranderingen door kiembaanengineering zouden wél doorgegeven worden, en dat is de reden waarom dit idee altijd veel weerstand heeft opgeroepen. Tot nu toe hebben voorzichtigheid en ethische bezwaren de overhand gehad. In een twaalftal landen, maar niet in de Verenigde Staten, is kiembaanengineering verboden en zijn wetenschappelijke genootschappen het erover eens dat het te riskant is om toe te passen. Volgens de conventie van de Europese Unie over mensenrechten en biomedische wetenschap zou ingrijpen in de genenpoel een misdaad zijn tegen de ‘menselijke waardigheid’ en de mensenrechten.
Maar dat is allemaal uitgesproken voordat het ook echt mogelijk was om de kiembaan nauwkeurig te modificeren. Nu, met CRISPR, kan dat.
Niet eenvoudig
Het experiment dat Yang beschreef was niet eenvoudig, maar het ging ongeveer zo: de onderzoekers hoopten van een ziekenhuis in New York de eierstokken te kunnen krijgen van een vrouw die werd geopereerd aan eierstokkanker veroorzaakt door een mutatie in een gen dat BRCA1 heet. In samenwerking met een ander laboratorium van Harvard, dat van anti-verouderingsspecialist David Sinclair, wilden ze daar onrijpe eicellen uithalen om die in het laboratorium te laten groeien en delen. Yang zou dan in deze cellen CRISPR toepassen om het DNA van het BRCA1-gen te corrigeren. Men zou proberen een levensvatbare eicel te creëren zonder de genetische fout die de kanker van de vrouw veroorzaakte.
Later zou ik van Yang horen dat ze niet lang na ons gesprek het project had verlaten. Maar ik kon niet achterhalen of het experiment dat ze beschreef inderdaad gaande was of stopgezet of binnenkort gepubliceerd zou worden. Sinclair meldde wel dat beide laboratoria een samenwerking waren aangegaan, maar daarna beantwoordde hij mijn e-mails niet meer, net zo min als verscheidene andere wetenschappers aan wie ik vragen had gesteld over kiembaanengineering.
Wat er ook met dat specifieke experiment is gebeurd, feit is dat het onderzoek naar het ingrijpen in de menselijke kiembaan een grote vlucht heeft genomen. Minstens drie andere centra in de VS zijn ermee bezig, net als wetenschappers in China, in het Verenigd Koninkrijk en bij biotechbedrijf OvaScience, dat is gevestigd in Cambridge, Massachusetts en waar enkele van de meest vooraanstaande specialisten op het gebied van voortplanting in de Raad van Advies zitten.
Al deze groepen willen aantonen dat het mogelijk is om kinderen te produceren die vrij zijn van de specifieke genen die betrokken zijn bij erfelijke ziekten. Als het mogelijk is om het DNA in de eicel van een vrouw of in een zaadcel van een man te corrigeren, zouden die cellen bij een ivf-kliniek gebruikt kunnen worden om een embryo en vervolgens een kind te produceren. Het zou dan ook mogelijk zijn om het DNA van een ivf-embryo in een vroeg stadium te ‘bewerken’ met behulp van CRISPR. Verscheidene mensen hebben in het wetenschappelijk tijdschrift MIT Technology Review verklaard dat dit soort experimenten al zijn gedaan in China en dat binnenkort publicaties zouden verschijnen over de resultaten van het editen van embryo’s. Deze mensen, onder wie twee hooggekwalificeerde specialisten, wilden hierop niet in het openbaar commentaar geven, omdat de artikelen nog niet verschenen waren.
Maatschappelijke beroering
Dit alles betekent dat kiembaanengineering veel verder gevorderd is dan iedereen dacht. ‘Het gaat hier om een belangrijke kwestie voor de mensheid,’ zegt Merle Berger, medeoprichter van Boston IVF, een van de grootste netwerken van vruchtbaarheidsklinieken ter wereld waar per jaar meer dan duizend vrouwen zwanger raken. ‘Het zou het belangrijkste zijn dat ooit op ons vakgebied is gebeurd.’ Berger voorspelt dat het repareren van genen die betrokken zijn bij ernstige erfelijke ziekten, door het publiek wel breed geaccepteerd zal worden, maar hij verwacht dat plannen om deze techniek ook voor andere zaken toe te passen tot grote maatschappelijke beroering zou leiden, omdat ‘iedereen dan het perfecte kind zou willen hebben’: mensen zouden dan bijvoorbeeld de kleur van de ogen en de mate van intelligentie van hun kind kunnen uitkiezen. ‘We hebben het al heel vaak over dit soort zaken gehad,’ zegt hij, ‘maar tot nu toe hebben we nooit de mogelijkheid gehad om het ook te doen.’
Hoe gemakkelijk zou het zijn om via CRISPR een menselijk embryo te bewerken? Heel gemakkelijk, volgens deskundigen. ‘Elke wetenschapper die moleculairbiologische technieken kan toepassen en weet hoe je met embryo’s werkt, zal dit kunnen,’ zegt Jennifer Doudna, biologe aan de University of California, Berkeley, die in 2012 een van degenen was die ontdekten hoe CRISPR gebruikt kan worden bij het aanpassen van genen.
Om erachter te komen hoe dat in zijn werk gaat, ging ik naar het lab van Guoping Feng, bioloog aan het McGovern Institute for Brain Research van MIT, waar een kolonie marmoset-aapjes wordt gefokt om met behulp van CRISPR goede modellen van menselijke hersenziekten te vormen. Om die modellen te creëren zal Feng het DNA van embryo’s bewerken en die dan in vrouwelijke marmoset-aapjes plaatsen, zodat hij uiteindelijk levende aapjes krijgt. Een van de genen die Feng in de dieren hoopt te veranderen is SHANK3. Dit gen is betrokken bij de manier waarop zenuwen communiceren; het is bekend dat een beschadiging van dit gen bij kinderen autisme veroorzaakt.
Volgens Feng was het vóór de ontdekking van CRISPR niet mogelijk om nauwkeurige veranderingen in het DNA van een primaat aan te brengen. Met CRISPR zou dat betrekkelijk eenvoudig zijn. Het CRISPR-systeem omvat een enzym dat genen afknipt en een gidsmolecuul die geprogrammeerd kan worden om zich te richten op unieke combinaties van de DNA-letters A, G, C en T. Breng deze ingrediënten in een cel en ze zullen het genoom op de bedoelde plekken bijknippen en aanpassen.
Waarom niet een hyperintelligente groep mensen creëren die de leiders en wetenschappers van morgen kunnen worden?
Maar CRISPR is niet onfeilbaar – en het zou een erg lukrake methode zijn om menselijke embryo’s te bewerken, zoals blijkt uit de pogingen van Feng om genetisch gemodificeerde marmoset-aapjes te verkrijgen. Om het CRISPR-systeem toe te passen op de aapjes injecteren zijn studenten de chemicaliën simpelweg in een bevruchte eicel, die dan nog een zygote is – het stadium vlak voordat de cel zich begint te delen.
Feng vertelde dat de effectiviteit van CRISPR om een gen in een zygote te verwijderen of onklaar te maken ongeveer 40 procent is, terwijl het maken van specifieke aanpassingen of het verwisselen van DNA-letters, nog minder vaak lukt – eerder bij 20 procent van de pogingen. Net als een mens heeft een aap van de meeste genen twee versies, van elke ouder één. Soms worden beide versies veranderd, maar soms ook maar een van de twee, of geen van beide. Slechts ongeveer de helft van de embryo’s zal tot een geboorte leiden en wanneer dat gebeurt, kunnen veel van de nieuw geboren aapjes een mix van cellen met en zonder gewijzigd DNA hebben. Alles bij elkaar betekent dit dat je twintig embryo’s moet bewerken om een levend aapje met de gewenste genversie te krijgen.
Voor Feng is dat geen onoverkomelijk probleem, want dankzij de apenkolonie van MIT kan hij beschikken over veel apeneicellen en dus over veel embryo’s. Maar het is duidelijk dat dit bij mensen wel problemen zou opleveren. Wetenschappelijk gezien zou het relatief eenvoudig zijn om CRISPR-ingrediënten in te brengen in een menselijk embryo. Maar het zou op dit moment nog nergens toe dienen. Dit is een van de redenen waarom veel wetenschappers een dergelijk experiment niet serieus nemen (of het nu wel of niet in China is uitgevoerd) en het meer zien als sensatiebelustheid dan als echte wetenschap.
MIT-bioloog Rudolf Jaenisch, die in het lab tegenover dat van Feng werkt en die in de jaren zeventig de eerste genetisch gemodificeerde muizen creëerde, noemt pogingen om menselijke embryo’s te editen ‘volkomen prematuur’. Hij zegt te hopen dat deze artikelen afgewezen zullen worden en niet gepubliceerd: ‘Het is gewoon sensatie en zorgt alleen maar voor onrust. We weten dat het mogelijk is, maar heeft het praktisch nut? Daar twijfel ik sterk aan.’
Stel dat deze verbeteringen alleen bereikbaar zijn voor de rijkste samenlevingen, of voor de rijkste mensen?
Feng daarentegen staat wel achter het idee van kiembaanengineering. Heeft de medische wereld immers niet tot doel om lijden te verminderen? Maar gezien de stand van de technologie verwacht hij dat werkelijk genetisch veranderde mensen nog wel ‘tien tot twintig jaar van ons verwijderd’ zijn. Een van de problemen van CRISPR is dat het onbekende effecten kan veroorzaken of heel andere delen van het genoom kan wijzigen dan de bedoeling was. Elk menselijk embryo dat met CRISPR is bewerkt, zou vandaag de dag het risico lopen dat zijn genoom op een niet voorziene manier was veranderd. Maar, aldus Feng, dat soort problemen kunnen uiteindelijk opgelost worden en dan zullen er gemodificeerde mensen worden geboren. ‘Zoals ik het zie is het op de lange duur mogelijk om de gezondheid sterk te verbeteren en de kosten van medische zorg terug te dringen. Het is een vorm van preventie. Natuurlijk is het lastig om de toekomst te voorspellen, maar er is een reële mogelijkheid dat we straks de kans op bepaalde ziekten kunnen verkleinen en dat verdient steun. Ik denk dat dit werkelijkheid wordt.’
Elders in de buurt van Boston verkennen wetenschappers een andere manier om de kiembaan te beïnvloeden, die technisch moeilijker is maar waarschijnlijk krachtiger. Hiervoor wordt CRISPR gecombineerd met de nieuwste ontdekkingen rond stamcellen. Wetenschappers bij verschillende onderzoekscentra, waaronder dat van Church, denken dat ze binnenkort in staat zullen zijn om met behulp van stamcellen in het laboratorium eicellen en zaadcellen te produceren. Anders dan embryo’s kunnen stamcellen gekweekt en vermeerderd worden. Zo zouden zij een sterk verbeterde manier bieden om met CRIPSR voor nageslacht te zorgen. Het recept: modificeer de genen van de stamcel, verander die in een eicel of zaadcel en produceer een embryo.
Genetisch verbeterde kinderen
Op 17 december kreeg een kleine groep investeerders in het Benjamin Hotel in Manhattan tijdens een presentatie een eerste kijkje in de keuken van OvaScience. Dit bedrijf, dat vier jaar geleden werd opgericht, heeft tot doel om commerciële toepassingen te vinden voor het wetenschappelijk werk van David Sinclair, die aan Harvard werkt, en van Jonathan Tilly, expert op het gebied van eistamcellen en voorzitter van de afdeling Biologie aan Northeastern University. De presentatie was onderdeel van een succesvolle campagne om in januari 123 miljoen dollar aan nieuw kapitaal op te halen.
Tijdens de bijeenkomst gaf Sinclair, een Australiër met een fluwelen stem die door de Times vorig jaar tot de ‘100 meest invloedrijke mensen ter wereld’ werd gerekend, een presentatie waarin hij Wall Street een glimpje liet zien van wat hij ‘werkelijk wereld veranderende’ ontwikkelingen noemde. Later zouden de mensen op dit moment terugkijken als het begin van een nieuw hoofdstuk in ‘de manier waarop mensen zelf meester zijn over hun lichaam’, zei hij. Dit zou ouders in staat stellen zelf te bepalen ‘wanneer en hoe ze kinderen krijgen en hoe gezond die kinderen zullen zijn’.
Het bedrijf heeft zijn stamceltechnologie nog niet geperfectioneerd – het heeft nog niet gemeld dat de eicellen die het in het lab kweekt levensvatbaar zijn, maar Sinclair voorspelde dat de vraag niet was of, maar wanneer er goed functionerende eicellen zouden komen. Als de technologie eenmaal werkt, zei hij, zullen onvruchtbare vrouwen honderden eitjes kunnen produceren en misschien honderden embryo’s. Via DNA-sequencing om hun genen te analyseren kunnen dan de gezondste daarvan worden geselecteerd.
Ook kunnen straks misschien genetisch verbeterde kinderen worden geboren. Sinclair vertelde de investeerders dat hij probeerde het DNA van deze eistamcellen te verbeteren door middel van genverandering, en na afloop zei hij tegen mij dat hij dat laatste deed met het lab van Church. ‘Wij denken dat het dankzij de nieuwe technologieën voor het veranderen van het genoom mogelijk wordt om dit toe te passen bij individuen die niet alleen ivf willen om kinderen te krijgen, maar ook om gezondere kinderen te krijgen, als er een erfelijke ziekte in hun familie voorkomt,’ zei Sinclair tegen de investeerders. Als voorbeeld noemde hij de ziekte van Huntington, die veroorzaakt wordt door een gen dat een dodelijke hersenafwijking genereert, zelfs bij iemand die maar één versie van dat gen erft. Volgens Sinclair zou het dodelijke gendefect uit een eicel verwijderd kunnen worden. Zijn doel en dat van OvaScience is om ‘die mutaties te corrigeren voordat we uw kind genereren,’ zei hij. ‘Het is nog in de experimentele fase, maar er is geen reden om aan te nemen dat het de komende jaren niet mogelijk zal worden.’
Met kiembaanengineering zullen ouders in de toekomst wellicht in staat zijn zelf te bepalen ‘wanneer en hoe ze kinderen krijgen en hoe gezond die kinderen zullen zijn’.
Ik sprak Sinclair kort per telefoon, terwijl hij in een taxi door een ingesneeuwd Boston reed, maar later verwees hij me voor antwoord op mijn vragen door naar OvaScience. Bij OvaScience zei woordvoerster Cara Mayfield dat de directeuren van het bedrijf geen commentaar konden geven vanwege hun drukke agenda, maar ze bevestigde dat het bedrijf werkte aan het behandelen van erfelijke afwijkingen via genverandering. Wat mij verbaasde was dat de research van OvaScience naar het ‘overschrijden van de kiembaan’, zoals tegenstanders dit wel noemen, nauwelijks aandacht heeft gekregen. In november 2013 kondigde OvaScience zelfs aan dat het 1,5 miljoen dollar stak in een joint venture met Intrexon, een bedrijf voor synthetische biologie dat het bewerken van genen in eicellen ‘ter preventie van de voortzetting van ziekten bij mensen van volgende generaties’, als een van zijn doelstellingen noemt.
Tilly moest lachen toen ik hem bij Northeastern University aan de lijn kreeg en hem vertelde waar ik over belde. ‘Dit wordt een heet hangijzer,’ zei hij. Tilly vertelde ook dat zijn lab ‘op dit moment’ bezig was met pogingen om met CRISPR eistamcellen te bewerken en daaruit een erfelijke aandoening, die hij niet wilde benoemen, te verwijderen. Tilly benadrukte dat er ‘twee puzzelstukjes’ waren – de stamcellen en het bewerken van het gen. De mogelijkheid om grote aantallen eistamcellen te creëren is cruciaal, want alleen met aanzienlijke hoeveelheden kunnen genetische veranderingen stabiel worden ingevoerd door middel van CRISPR, getypeerd via DNA-sequencing en zorgvuldig gecontroleerd op fouten voordat er een eicel wordt geproduceerd.
Tilly voorspelde dat uiteindelijk de hele technologische keten – van cellen naar stamcellen, van stamcellen naar zaad- of eicellen en dan naar nageslacht – uitgeplozen zou worden, eerst bij dieren, zoals vee, ofwel door zijn lab of door bedrijven als eGenesis, een gespecialiseerde tak van het lab van Church, die met proefdieren werkt. Maar wat de volgende stap met bewerkte menselijke eitjes zou moeten zijn weet hij ook niet precies. ‘Je wilt er ook niet zomaar “op goed geluk” eentje bevruchten,’ zei hij. Dan zou je mogelijk een mens maken. En dat zou vragen opwerpen waarvan hij niet zeker weet of hij ze kan beantwoorden. ‘“Kan het?”, dat is één ding. Maar als het kan, komen de belangrijkste vragen. “Zou je het doen? Waarom zou je het willen doen? Wat is het doel?” Als wetenschapper willen we weten of het mogelijk is, maar daarna komen we bij de grotere vragen, en die zijn niet voor de wetenschap, die zijn voor de samenleving.’
Levensduur, identiteit, economische output
Als kiembaanengineering onderdeel wordt van de medische praktijk, zou dat kunnen leiden tot grote veranderingen in menselijk welzijn, met gevolgen voor de levensduur van mensen, hun identiteit en economische output. Maar het zou ook ethische dilemma’s scheppen en maatschappelijke vragen. Stel dat deze verbeteringen alleen bereikbaar zijn voor de rijkste samenlevingen, of voor de rijkste mensen? Een ivf-behandeling kost in de Verenigde Staten rond de 20.000 dollar. Voeg daar het genetisch testen en eiceldonatie of een draagmoeder bij en de prijs stijgt al snel naar de 100.000 dollar.
Anderen vinden het idee discutabel omdat het niet medisch noodzakelijk is. Volgens Hank Greely, jurist en ethicus aan Stanford University, kunnen de voorstanders ‘niet werkelijk uitleggen waar het goed voor is’. Het probleem, zegt Greely, is dat het nu al mogelijk is om het DNA van ivf-embryo’s te testen en de gezonde eruit te pikken, een procedure die de kosten van een vruchtbaarheidsbehandeling met zo’n 4000 dollar verhoogt. Een man met de ziekte van Huntington kan bijvoorbeeld zijn zaadcellen laten gebruiken om eicellen van zijn partner te bevruchten. De helft van die embryo’s zou dan geen Huntington-gen hebben en die zouden gebruikt kunnen worden om een zwangerschap op te starten.
Sommige mensen beweren zelfs dat kiembaanengineering ‘met valse argumenten’ wordt doorgedrukt. Dat vindt ook Edward Lanphier, directeur van Sangamo Biosciences, een biotech-bedrijf in Californië dat met een andere gen-editingtechniek, ‘zinc fingers nucleases’, probeert om hiv bij volwassenen te behandelen door hun bloedcellen te modificeren. ‘Wij hebben naar een ziektegerelateerde rationale gezocht voor kiembaanengineering, en die is er niet,’ zegt hij. ‘Het is mogelijk. Maar er is niet werkelijk een medische reden voor. Mensen zeggen: we willen geen kinderen die met dit of met dat worden geboren, maar dat is een volkomen onjuist argument en een glijdende schaal op weg naar veel minder acceptabele toepassingen.’
46 procent van de Amerikanen heeft geen bezwaar tegen genetisch modificeren van baby’s om het risico op ernstige ziekten te verkleinen
Tegenstanders noemen een groot aantal gevaren. Er zou geëxperimenteerd worden met kinderen. Ouders zouden beïnvloed worden door reclamecampagnes voor genetische behandelingen bij ivf-klinieken. De mogelijkheid om de kiembaan te bewerken zou het verspreiden van zogenaamd superieure eigenschappen aanmoedigen. En de techniek heeft gevolgen voor mensen die nog niet geboren zijn, zonder dat die daar iets over te zeggen hebben. Zo staat de American Medical Association (AMA) op het standpunt dat kiembaanengineering ‘op dit moment’ niet toegepast zou moeten worden, omdat het ‘gevolgen heeft voor het welzijn van toekomstige generaties’ en ‘onvoorspelbare en onomkeerbare effecten kan hebben. Maar net als veel officiële verklaringen die het modificeren van het genoom verbieden, stamt die van de AMA, die in 1996 voor het laatst is bijgesteld, uit de tijd vóór de huidige technologie. ‘Veel mensen stemden maar gewoon met deze verklaringen in,’ zegt Greely. ‘Het was niet moeilijk om iets af te wijzen dat toch niet mogelijk was.’
Anderen voorspellen dat er gezwaaid zal worden met medische toepassingen waar je moeilijk tégen kunt zijn. Een paar met verscheidene genetische ziekten tegelijk zou misschien geen geschikt embryo kunnen vinden. Onvruchtbaarheid behandelen is ook een mogelijkheid. Sommige mannen produceren helemaal geen sperma, een afwijking die azoospermia wordt genoemd. Een van de oorzaken is een genetisch defect waarbij een gebied van een tot zes miljoen DNA-letters in de Y-chromosoom ontbreekt. Het is misschien mogelijk om van zo’n man een huidcel te nemen, daarvan een stamcel te maken, het DNA te repareren en dan sperma te maken, zegt Werner Neuhausser, een jonge Oostenrijkse arts die zijn tijd verdeelt tussen het ivf-vruchtbaarheidskliniekennetwerk in Boston en het Stem Cell Institute van Harvard. ‘Dat zou de medische wetenschap voorgoed veranderen. Dan zou je onvruchtbaarheid kunnen genezen, dat is zeker.’
Ik heb de afgelopen maanden verschillende telefoongesprekken gevoerd met Church en volgens hem is de drijvende kracht achter dit alles de ‘ongelofelijke precisie van CRISPR’. Nog niet alle details zijn helemaal duidelijk, maar hij denkt dat met deze techniek DNA-letters kunnen worden vervangen, zonder bijeffecten. En daarom is deze techniek volgens hem zo ‘verleidelijk om te gebruiken’. Church zegt dat zijn eigen laboratorium zich voornamelijk richt op experimenten met het modificeren van dieren. Hij voegde eraan toe dat zijn lab geen menselijke embryo’s zou maken of bewerken, want dat noemde hij ‘niet onze stijl’.
Wat wel de stijl van Church is, is verbetering van de mens. En hij heeft veel argumenten aangevoerd waarom CRISPR meer kan dan alleen ziektegenen uitschakelen. De techniek kan ook leiden tot vermeerdering. Op bijeenkomsten, soms met groepen ‘transhumanisten’ die geïnteresseerd zijn in de volgende stappen in de menselijke evolutie, toont Church graag een dia waarin hij natuurlijk voorkomende varianten van een stuk of tien genen opsomt die hun dragers voorzien van buitengewone kwaliteiten of resistentie tegen ziekten. Een daarvan maakt je botten zo hard dat een chirurgische boor erop afbreekt. Een andere verkleint drastisch de kans op een hartaanval. En IJslandse onderzoekers hebben ontdekt dat een variant van het gen voor het amyloide precursor proteïne, ofwel APP, bescherming biedt tegen alzheimer. Mensen met dit gen worden nooit dement en blijven tot op hoge leeftijd bij de tijd.
Church denkt dat CRISPR gebruikt zou kunnen worden om mensen gunstige genenvarianten te geven en zo DNA-edits te maken die fungeren als vaccin tegen een aantal van de meest voorkomende ziekten waar we vandaag de dag mee kampen. Hij zei weliswaar tegen me dat een behandeling die maar enigszins ‘op het randje’ is alleen uitgevoerd zou mogen worden bij volwassen die daarvoor toestemming kunnen geven, maar tegelijkertijd is het voor hem duidelijk dat hoe vroeger dit soort ingrepen worden gedaan, hoe beter.
Vragen over genetisch gemodificeerde baby’s ontwijkt Church meestal. Het idee om de menselijke soort te verbeteren ‘heeft altijd een enorm slechte pers gehad’, schreef hij in de inleiding van Regenesis, zijn boek over synthetische biologie dat in 2012 uitkwam. Op de cover stond een schilderij van Eustache Le Suer, met een bebaarde God die bezig is de wereld te scheppen. Maar dat is uiteindelijk wel de ontwikkeling die hij schetst: verbeteringen in de vorm van beschermende genen. ‘Men zal aanvoeren: hoe vroeger je erbij bent, hoe beter de preventie,’ zei hij afgelopen voorjaar tegen een zaal toehoorders in het MIT Media Lab. ‘Ik denk dat dit de ultieme preventie is, áls we zover komen dat het heel goedkoop, uiterst veilig en zeer voorspelbaar is.’ Church, die ook een minder voorzichtige kant heeft, voegde daar nog aan toe dat volgens hem het veranderen van genen ‘uiteindelijk net zoiets wordt als cosmetische chirurgie’.
Sommige wetenschappers vinden dan ook dat we de kans om verbeteringen in onze soort aan te brengen, niet voorbij mogen laten gaan. ‘Het menselijk genoom is niet perfect,’ zegt John Harris, bio-ethicus aan de Britse Manchester University. ‘Ethisch gezien moeten we wel achter deze technologie staan.’
Biologe Jennifer Doudna: ‘Ik zou graag zien dat hier heel erg voorzichtig mee om wordt gegaan.’
Volgens sommige peilingen staat het Amerikaanse publiek er in principe niet negatief tegenover. Uit een onderzoek van Pew Research vorig jaar augustus bleek dat 46 procent van de volwassenen geen bezwaar had tegen genetisch modificeren van baby’s om zo het risico op ernstige ziekten te verkleinen. In hetzelfde onderzoek zei 83 procent dat genetische modificatie om een baby intelligenter te maken, te ver ging. Maar andere waarnemers vinden dat een hoger IQ juist wél het overwegen waard is. Nick Bostrom, filosoof in Oxford, die in zijn boek Superintelligence (2014) waarschuwde voor de risico’s van kunstmatige intelligentie in computers, heeft zich ook beziggehouden met de vraag of mensen voortplantingstechnologie zouden kunnen gebruiken om het menselijk intellect te verbeteren. Al is nog niet duidelijk welke rol genen precies spelen bij intelligentie en zijn er veel te veel relevante genen om engineering daarvan makkelijk te maken, er wordt wel degelijk gespeculeerd over de mogelijkheid van hightech eugenetica.
Stel dat iedereen een beetje slimmer kon zijn? Of een paar mensen heel veel slimmer? Zelfs een klein aantal ‘superverbeterde’ individuen, schreef Bostrom in 2013, zou de wereld kunnen veranderen met hun creativiteit en nieuwe ontdekkingen, en via innovaties die alle andere mensen ook zouden kunnen gebruiken. In zijn ogen is genetische verbetering een belangrijk onderwerp op de lange termijn, zoals klimaatverandering of financiële planvorming door landen, ‘aangezien het probleemoplossend vermogen van mensen een factor is bij elke uitdaging waar we voor komen te staan’.
Voor sommige wetenschappers betekenen de explosieve vorderingen in de genetica en biotechnologie dat kiembaanengineering onvermijdelijk is. Natuurlijk zijn vragen over veiligheid daarbij van het grootste belang. Voordat er een genetisch gemodificeerde baby is die ‘mama’ zegt, zouden er eerst testen worden gedaan met ratten, konijnen en waarschijnlijk apen om er zeker van te zijn dat die normaal zijn. Maar uiteindelijk, als de voordelen groter lijken dan de gevaren, zou de medische wetenschap het risico nemen. ‘Zo ging het in het begin ook met ivf,’ zegt Neuhausser. ‘We hebben nooit echt zeker geweten of die baby op zijn veertigste of vijftigste gezond zou zijn. Maar iemand moest de sprong wagen.’
Uiterst krachtig
Op zaterdag 24 januari kwam een twintigtal wetenschappers, ethici en juridische experts naar Napa Valley, voor een verblijf van een paar dagen in de Carneros Inn tussen de Californische wijngaarden. Ze waren bij elkaar geroepen door Doudna, de wetenschapper uit Berkeley die een jaar of twee eerder een van de ontdekkers was geweest van het CRISPR-systeem. Zij had zich gerealiseerd dat wetenschappers eraan dachten de kiembaan te overschrijden en maakte zich zorgen. Nu wilde ze weten: konden ze tegengehouden worden?
‘Wij wetenschappers hebben gezien dat CRISPR uiterst krachtig is. Maar daar zitten twee kanten aan. We moeten ervoor zorgen dat er zorgvuldig mee wordt omgegaan,’ zei Doudna tegen mij. ‘De bijeenkomst zal vooral gaan over het veranderen van de menselijke kiembaan en de erkenning dat iedereen daartoe nu de mogelijkheden heeft.’
Op de bijeenkomst waren onder andere ethici zoals Greely aanwezig, maar ook Stanford-biochemicus en Nobelprijswinnaar Paul Berg. Hij organiseerde in 1975 de historische Asilomar Conference waar biologen een overeenkomst sloten over veilig omgaan met recombinant DNA, de toen pas ontdekte methode om DNA te verbinden met bacteriën.
Zou er een Asilomar moeten komen over het bewerken van de kiembaan? Doudna vindt van wel, maar de kans dat er over dit onderwerp overeenstemming wordt bereikt, lijkt klein. Over de hele wereld wordt nu al biotechnologieonderzoek gedaan en daarbij zijn honderdduizenden mensen betrokken. Er is niet één bepaalde autoriteit die over de wetenschap gaat en er bestaat geen gemakkelijke manier om de geest terug in de fles te krijgen. Doudna hoopt dat als Amerikaanse wetenschappers het eens worden over een moratorium op modificeren van de menselijk kiembaan, onderzoekers elders ter wereld daar ook mee op zullen houden. Zij vindt dat zo’n zelfopgelegde pauze niet alleen moet gelden voor het maken van genetisch veranderde baby’s, maar ook voor het toepassen van CRISPR voor het modificeren van menselijke embryo’s, zaad- of eicellen, waar de onderzoekers van Harvard, Northeastern en OvaScience mee bezig zijn. ‘Het is verkeerd om nu die experimenten te doen met menselijke cellen die kunnen uitgroeien tot een mens,’ zei ze tegen mij. ‘Ik vind dat er eerst onderzoek gedaan moet worden naar de veiligheid, effectiviteit en gevolgen. En die proeven kunnen ook gedaan worden in niet-menselijke systemen. Wat mij betreft wordt er nog veel meer werk verzet, voordat men begint aan het bewerken van de kiembaan. Ik zou graag zien dat hier heel erg voorzichtig mee om wordt gegaan.’
Het raakt de kern van wie wij zijn, als mensen
Niet iedereen ziet zo’n probleem in kiembaanengineering of vindt dat experimenteren ermee tot verboden terrein moet worden verklaard. Greely merkt op dat er in de Verenigde Staten talloze regels gelden om te zorgen dat laboratoriumonderzoek niet ongemerkt uitkomt bij een genetisch gemodificeerde baby. ‘Ik zou het veiligheidsargument niet willen gebruiken als excuus voor een verbod dat niet voortkomt uit veiligheidsoverwegingen,’ aldus Greely. Hij zegt dat hij zich heeft uitgesproken tegen het instellen van een moratorium, maar heeft wel de brief van Doudna ondertekend, die de gezamenlijke visie van de groep weergeeft. ‘Zelf zie ik dit niet als een cruciaal moment, maar ik denk wel dat het tijd is dat we deze discussie voeren,’ zegt hij. (Na de onlinepublicatie van dit artikel in maart, verscheen het ingezonden stuk van Doudna in Science. Samen met Greely, Berg en nog vijftien anderen riep ze op tot een wereldwijd moratorium op elke poging om CRISPR te gebruiken voor het verwekken van genetisch veranderde kinderen, totdat onderzoekers konden bepalen ‘welke klinische toepassingen, als die er zijn, in de toekomst toelaatbaar kunnen worden geacht’. Toch onderschreef de groep wel basaal onderzoek, waaronder ook het toepassen van CRISPR in embryo’s. Op de uiteindelijke lijst van ondertekenaars stond ook Church, al was die op de bijeenkomst in Napa niet aanwezig.)
Naarmate er meer bekend werd over experimenten met de kiembaan hebben enkele biotechbedrijven die nu aan CRISPR werken, zich gerealiseerd dat ze een standpunt zullen moeten innemen. Nessan Bermingham is algemeen directeur van Intellia Therapeutics, een start-up in Boston die afgelopen jaar 16 miljoen dollar ophaalde om CRISPR te ontwikkelen voor gentherapiebehandelingen bij volwassenen of kinderen. Volgens hem staat kiembaan-engineering ‘niet op onze commerciële radar’ en hij geeft aan dat zijn bedrijf zijn patenten zou kunnen gebruiken om anderen ervan te weerhouden om deze techniek commercieel toe te passen. ‘De technologie staat nog in de kinderschoenen,’ zegt hij. ‘Het is niet juist dat mensen zelfs maar overwegen om dit voor kiembaantoepassingen te gebruiken.’
Bermingham had nooit verwacht dat hij al zo snel een standpunt zou moeten innemen over het genetisch modificeren van baby’s. Het wijzigen van erfelijke eigenschappen bij mensen is altijd een theoretische mogelijkheid geweest. Ineens is die mogelijkheid er nu echt. Maar ging het er niet altijd om onze biologie te doorgronden en te beheersen – meester te worden over de processen die ons hebben gevormd?
Ook Doudna houdt zich met deze vragen bezig. ‘Het raakt de kern van wie wij zijn, als mensen, en de vraag is of mensen wel zo’n macht zouden moeten uitoefenen,’ zei ze tegen mij. ‘Het roept morele en ethische vragen op, en een van de belangrijkste daarvan is alleen al de erkenning dat het aanbrengen van veranderingen in de kiembaan bij mensen de evolutie verandert.’ Een van de redenen waarom de wetenschap volgens haar pas op de plaats moet maken, is om onderzoekers meer tijd te geven om uit te leggen wat hun volgende stappen kunnen zijn. ‘Het grootste deel van het publiek,’ zegt ze, ‘voelt niets voor wat er komen gaat.’
Deze website gebruikt cookies. Door de site te gebruiken gaan we er vanuit dat je ze accepteert. OK
Manage consent
Over onze cookies
Deze website gebruiks cookies die de gebruikservaring verbeteren. De cookies die we als noodzakelijk categoriseren worden opgeslagen door je browser en zijn essentiëel voor een goede werking van de basisfuncties van deze website. We gebruiken ook third-party cookies die ons helpen te analyseren hoe deze website gebruikt wordt. Deze cookies kunnen ook voor marketingdoeleinden worden gebruikt. Ze worden alleen door je browser opgeslagen als je daar toestemming voor geeft.
Onze noodzakelijke cookies zijn essentiëel voor het goed functioneren van deze website. De basisfuncties en beveiliging van deze website zijn hiervan afhankelijk. Deze cookies slaan geen persoonlijke informatie op.
