Genetische manipulatie en modificatie bij mensen. Wat is CRISPR/Cas9 technologie? Hoe werkt dat? Wat zijn de voordelen en nadelen? Wat zijn voorbeelden van waar het nu al gebeurt? Wat zijn de gevolgen? In dit artikel leg ik het uit.

Hoe werkt CRISPR/Cas9?

CRISPR staat voor Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats. Samen met enzym Cas9 kunnen wetenschappers met deze technologie heel nauwkeurig DNA bewerken. Dit is een vorm van genetische modificatie.

De termen genetische modificatie en manipulatie worden beide gebruikt en hebben dezelfde betekenis. Toch heeft manipulatie een negatievere lading dan modificatie. In de rest van dit artikel gebruik ik beide termen.

Kunnen we het menselijk lichaam veranderen door ons DNA te wijzigen? Hoe zit het eigenlijk met de opslag van data in DNA? Wat gebeurt er nu al? Kun je het zelf? Wat kan er allemaal in de toekomst? Welke politieke, juridische en ethische kwesties brengt dit met zich mee?

Genetische modificatie

Na het lezen van dit artikel weet je wat genetische modificatie (of manipulatie) is, wat de mogelijke impact is op planten, dieren en mensen, en hoe CRISPR/Cas9 werkt.

Hieronder volgt alvast een opsomming met de belangrijkste punten.

#1 CRISPR/Cas9 is niet de eerste techniek om DNA te wijzigen. Ten opzichte van haar voorgangers is het wel sneller, goedkoper en efficiënter.

#2 CRISPR/Cas9 is ontstaan nadat onderzoekers zagen hoe bacteriën zich beschermen tegen virussen. Ze kwamen er achter dat ze dit mechanisme konden programmeren.

#3 In Europa (en dus ook in Nederland) is het toepassen van CRISPR/Cas9 beperkt. Maar naast wetgeving liggen er voor overheden nog meer lastige keuzes, o.a. waar en wanneer je deze techniek toestaat.

In de rest van dit artikel komen deze punten terug, met een onderbouwing en andere inzichten.

DNA wijzigen

In dit artikel leer je alles over het wijzigen van DNA. Omdat dit zoveel aspecten omvat, heb ik het artikel opgedeeld:

Tot slot: een leeslijst met alle bronnen die ik in dit artikel heb gebruikt.

In dit schrijf ik over de ontdekking van CRISPR/Cas9.

Ontdekking CRISPR/Cas9

In de lente van 2011 ontmoetten onderzoeker Jennifer Doudna en bacteriologist Emmanuele Charpentier elkaar op een congres over microbiologie in Puerto Rico. Het verhaal gaat dat ze tussen de lezingen door samen een wandeling maakten door de stad San Juan.

Charpentier vertelde Doudna over haar onderzoek naar het immuunsysteem van bacteriën. Bacteriën moeten zichzelf namelijk beschermen tegen virussen. Virussen hebben genetische mechanismes ontwikkeld om bacteriën binnen te dringen en te vernietigen.

Een paar jaar eerder ontdekten twee Franse onderzoekers (Philippe Horvath en Rodolph Barrangou) van de Deense voedingsfabrikant Danisco één van de beschermingsmechanismen van bacteriën. Ze deden onderzoek naar bacteriën die konden helpen bij het maken van kaas en yoghurt.

Een aantal van deze bacteriestammen, zo ontdekten ze, konden heel gericht een deel van het DNA van het virus uitschakelen. Dit afweersysteem wist ook welke virussen vaak gingen aanvallen en kon vervolgens een specifiek deel van het DNA van het virus vernietigen.

Nederlandse onderzoekers

In de documentaire die Tegenlicht maakte over CRISPR/Cas9 wordt ook de Nederlander John van der Oost geïnterviewd. In 2008 deed hij aan de Wageningen Universiteit onderzoek naar het CRISPR mechanisme in bacteriën.

Hij kwam het eerder op het spoor toen hij rond 2000 onderzoek deed naar een microbe uit een vulkanische bron uit het Yellowstone Park in Noordwest-Amerika. Van der Oost en de collega’s in zijn onderzoeksgroep zagen een patroon: de genetische letters hadden van links naar rechts dezelfde volgorde als andersom. Dat waren palindromen.

Het was wel een grappige verschijnsel, maar van de biologische relevantie hadden we geen idee

Professor John van der Oost

De Nederlandse onderzoeker Ruud Jansen bedacht in 2002 de term Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats. In een artikel in De Groene Amsterdammer geeft Van der Oost aan dat hij de impact niet direct zag: ‘Het was wel een grappig verschijnsel, maar van de biologische relevantie hadden we geen idee.’

Het interview met professor John van der Oost. In het gesprek spraken we over zijn onderzoek, de werking van CRISPR/Cas9 en toepassingen bij gewassen, dieren en mensen. Het gehele gesprek kun je luisteren in mijn podcast.

Klassen CRISPR

Later hebben Doudna en Chapentier doorgewerkt op onder andere de ideeën van Van der Oost. Er zijn namelijk twee klassen CRISPR-systemen. De klasse-1 werd in 2008 door Van der Oost en zijn groep. Dit systeem is ingewikkelder dan de klasse-2 die rond 2012 door een Amerikaanse onderzoeksgroep werd ontdekt.

De naam van klasse-2? Dat is het Cas-9 systeem. Volgens Van der Oost is dit een relatief simpel systeem en makkelijk te introduceren in cellen van dieren en planten. In het interview vraag ik aan John van der Oost of dit ook door de groep in Wageningen ontdekt had kunnen worden.

Hij denkt van niet. Het was een combinatie van meer middelen, het doorbouwen op wetenschappelijk onderzoek en geluk dat leidde tot de ontdekking door Doudna en Chapentier.

Uitdagingen CRISPR

Overigens zitten er nog wel wat haken en ogen aan het gebruik van CRISPR/Cas9. In het interview geeft John van der Oost aan dat het meest risicovolle niet zit in het knippen van het DNA, maar in het herstel van de breuk. ‘Als dit niet naadloos gaat, kan dit tot ongewenste veranderingen in het DNA leiden. Dat risico moeten we beheersen voordat we de technologie veilig kunnen toepassen.’ Daarnaast blijkt het CRISPR systeem niet op elke plek te kunnen knippen.

Wetenschappers over de hele wereld zijn bezig om deze problemen op te lossen. Zo vertelt John van der Oost dat het Cas9 eiwit behoorlijk aangepast wordt om beter te functioneren en doen andere onderzoeksgroepen experimenten met Cas12. Deze lijkt accurater te knippen dan zelfs de aangepaste Cas9 eiwitten.

Sommige mensen verwachten veel van CRISPR/Cas9, zoals Ashton Kutcher. Behalve acteur is hij ook actief als ondernemer en durfinvesteerder.

In dit deel schrijf ik over de werking van CRISPR/Cas9.

Werking CRISPR/Cas9

Het afweersysteem van bacteriën bestaat uit twee delen. Het eerste deel is de ‘zoeker’. Dit is RNA in het genoom van de bacterie, wat een spiegelbeeld is van het DNA van het virus. In het boek The Gene schrijft Siddhartha Mukherjee dat het is alsof je altijd met de pasfoto van je grootste vijand rondloopt. Zodra het DNA van het aanvallende virus wordt herkend, wordt het bacteriële eiwit Cas9 vrijgelaten. Dat is de ‘vernietiger’.

De zoeker werkt als volgt. Doudna: ‘De moleculaire machine windt zich strak om het DNA, als een python rond het lijf van een gazelle. Cascade werkt als GPS-coördinaten die precies aangeven welk deel van het viraal DNA vernietigd moet worden/’

Zoeker en vervanger

Doudna was gefascineerd door dit principe van de ‘zoeker’ en ‘vernietiger’ toen ze erover las. Zij was gespecialiseerd in onderzoek naar de werking van RNA. In het begin vond ze het vooral eigenaardig. Het schijnt zelfs dat ze heeft gezegd dat ‘dit het meest obscure ding was waar ze ooit aan heeft gewerkt’.

Samen met Charpentier ging ze toch dieper in op de werking van het bacteriële afweersysteem. In 2012 kwamen ze erachter dat het systeem programmeerbaar is. Ze konden de ‘zoeker’ en ‘vernietiger’ aanpassen. Daarmee was het niet alleen meer geschikt voor bacteriën en virussen, maar kon je het ook toepassen op andere dieren, planten en wellicht ook mensen. In eerste instantie probeerden ze het eiwit Cas3 (net als van der Oost), maar uiteindelijk bleek Cas9 het meest beheersbaar en bruikbaar te zijn.

We gebruiken eigenlijk een evolutionair mechanisme om de evolutie aan te passen.

Emmanuelle Charpentier

De combinatie was briljant: ‘Dit was het perfecte bacteriële wapen: een virus-zoekende raket die snel en met ongelooflijke precisie kon toeslaan’. Charpentier ziet zelf de paradox hiervan: ‘We gebruiken eigenlijk een evolutionair mechanisme om de evolutie aan te passen’.

Genetische bewerking

Want wat gebeurt er als het DNA wordt aangevallen en vernietigd? De twee einden van het overgebleven DNA komen los en worden bijgesneden. Genen zijn zo ingericht dat ze zichzelf willen herstellen. Meestal maken ze daarvoor een kopie van een vergelijkbare gen in de cel.

Maar wat als de cel volstroomt met andere DNA? Dan is de kans zeer groot dat het beschadigde gen de informatie één van deze genen gaat kopiëren. Het is alsof je een woord in de zin uitgumt en daar een nieuw woord voor in de plaats schrijft.

Deze techniek wordt ook wel ‘genome editing‘ of ‘genome surgery’ genoemd. Doudna en Charpientier publiceerden hun onderzoek in Science in 2012. De publicatie sloeg in als een bom. In de jaren daarna groeide de toepassing van deze techniek explosief. Het heeft nog wel wat beperkingen, maar CRISPR/Cas9 was significant makkelijker, krachtiger en efficiënter om genen te bewerken dan andere technieken die tot dan toe beschikbaar waren.

Drastische invloed

Wel zijn er nog veel dingen die nog verder uitgezocht en ontwikkeld moeten worden, zoals het gebruik van CRISPR om de transcriptie van DNA naar RNA te wijzigen of door het epigenoom te bewerken. Het epigenoom is alles buiten het DNA, maar dat wel invloed heeft op de transcriptie. Dit valt in het veld van epigenetica [link onderin].

We are entering the golden age of genetic engineering

Desondanks zijn wetenschappers lyrisch over de mogelijkheden. Zij spreken over de ‘golden age of genetic engineering’. Waarschijnlijk gaat deze techniek en haar nog betere opvolgers een drastische invloed hebben op allerlei domeinen van de gezondheidszorg, farmacie, milieubehoud, productie van voedingsmiddelen, het onderwijs, de overheid en de maatschappij.

Potentie

Wat is de potentie van CRISPR/Cas9? Dit zegt Jennifer Doudna zelf in haar boek A Crack in Creation: ‘CRISPR heeft een ongelooflijke potentie om de wereld te verbeteren. Stel je voor dat je genetisch de meest ernstige erfelijke ziektes kunt uitbannen, net als vaccinaties die een einde maakten aan de pokken en straks ook aan polio. Stel je voor dat duizenden onderzoekers CRISPR gebruiken om de gesel van kanker te onderzoeken en tot nieuwe behandelingen of zelfs genezing te komen. En stel je voor dat boeren, telers en kwekers de voedselcrisis oplossen door hun gewassen met CRISPR beter bestand te maken tegen het veranderende klimaat. Deze scenario’s kunnen binnen handbereik liggen, afhankelijk van de keuzes die we in de komende jaren maken.’

CRISPR heeft een ongelooflijke potentie om de wereld te verbeteren

Jennifer Doudna

In een artikel in Vox werd aan een groep van wetenschappers gevraagd over welke toepassingen ze het meest enthousiast zijn. Voorbeelden die hierbij werden genoemd zijn onder meer het verbeteren van gewassen om te voldoen aan de groeiende vraag naar voedsel, nieuwe therapieën voor kanker en Alzheimer ontwikkelen, alternatieven ontwikkelen voor petrochemie (door kunststoffen te maken van gemodificeerde planten) en virussen zoals HIV, herpes en Malaria uit te roeien.

Hoe snel gaat het dan? John van der Oost denkt dat het steeds veiliger wordt: ‘Binnen vijf tot maximaal tien jaar kun je dit toepassen [dat is zo rond 2023 á 2028]. Dan is het ook betaalbaar, dus niet alleen voor de rijke mensen die hun genoom kunnen laten aanpassen.’ Hij voegt er nog wel een kleine kanttekening aan toe in een artikel in De Groene Amsterdammer: ‘Tenminste, ik hoop dat het zo werkt.’

Planten en mensen (maart 2019)

In maart 2019 gaf ik een lezing over CRISPR/Cas9 en biohacking bij de Tegenlicht Meet-up in Amersfoort. Voor de meet-up heb ik de twee andere sprekers geïnterviewd.

  • Prof. dr. Martina Cornel is hoogleraar genetica en volksgezondheid bij het Amsterdam UMC. Zij richt zich op de ethische en maatschappelijke kant van genetische modificatie.
  • Dr. René Smulders leidt de afdeling Plant Breeding van de WUR. Hij past CRISPR toe op planten en gaat in op de juridische beperkingen rondom genetische modificatie.

Luister het interview hieronder:

Interview met professor Martina Cornel en René Smulders

[MEET-UP] In november 2015 organiseerde ik een meet-up over genetische modificatie. Hoewel de technologie zich snel ontwikkelt, is de informatie die tijdens de meet-up is gedeeld nog steeds relevant.

Vooruitgang genetica

Terry Vrijenhoek was de gastspreker op de Meetup. Hij is stafadviseur bij de afdeling Genetica van het Universitair Medisch Centrum in Utrecht. In 2011 promoveerde hij op onderzoek naar de genetische achtergrond van schizofrenie. Met behulp van geavanceerde DNA-chips zocht hij naar genetische verschillen tussen patiënten met schizofrenie en gezonde personen.

Voor de meetup aten Terry en ik wat bij Gys aan de Voorstraat in Utrecht. Terwijl we naar het Permanent Future Lab in Hoog-Catharijne liepen, hadden we het over de toekomst van genetica.

Besluit samenleving

Terry: ‘Wat je op je blog schreef in je voorbeschouwing van vanavond, dat zou best allemaal kunnen straks. Maar wat we als maatschappij willen en acceptabel vinden, waar bedrijven geld aan kunnen verdienen en wat er dagelijks in de praktijk van artsen en medisch specialisten gebeurt? Dat allemaal bepaalt uiteindelijk hoe snel, of hoe langzaam en in welke vorm deze technologie zich verder ontwikkelt.’

De toon is gezet. Hoe snel we genetische manipulatie bij mensen gaan toepassen, dat hangt niet af van de technologie – die is er namelijk al – maar vooral van wat we willen toepassen als samenleving.

Wie had trouwens gedacht dat genetische onderzoekers saai zouden zijn? Terry draagt rode sneakers, passend bij zijn rode shirt, en vertelt tijdens het eten over zijn klushuis in het centrum van Rotterdam. Hij vertelt enthousiast over DNA, Shakespeare en de minions.

Ik gaf de inleiding bij de meetup

Ontwikkelingen volgens Terry Vrijenhoek

DNA op zich is niet bepalend. Keuzes in je leefstijl en een mate van willekeurigheid bepalen uiteindelijk of bepaalde schakelaars in je lichaam aan of uit gaan. Deze complexiteit zorgt direct voor een discussie onder de aanwezigen. Zijn medisch specialisten nog wel nodig in de toekomst? Wat als iedereen zijn of haar hele DNA laat analyseren en we vervolgens kunstmatige intelligentie hier slimme algoritmes op laten rekenen?

Terry gelooft daar niet in. Er zijn nog zoveel andere factoren van invloed. Op basis van data kun je nog geen rechte lijn van oorzaak naar gevolg onderscheiden. Je hebt zeker nog de ervaring en kennis van medisch specialisten nodig.

Wat zijn andere ontwikkelingen op dit gebied?

  1. Zelftesten
  2. Human Genome Project
  3. Kosten
  4. Opslag van data in DNA

De ontwikkelingen heb ik hieronder verder uitgewerkt.

1. Zelftesten

In 2013 kwam actrice Angelina Jolie in het nieuws in relatie tot de BRCA-1 mutatie. Zij had een genetische test laten doen, waaruit bleek dat ze een verhoogd risico had op borstkanker. Overigens had ze dit gedaan, omdat haar moeder ook borstkanker heeft gehad. Op basis van de uitslag van de test, heeft ze besloten om haar beide borsten te laten amputeren.

Zij heeft het gedaan vanwege gezondheidsrisico, maar er zijn ook commerciële testen beschikbaar. Zelf heb ik een DNA-test van 23andme gedaan. Terry was er als één van de eersten bij toen 23andme in 2009 begon met het vermarkten van DNA-zelftesten.

Wat ik vooral de meerwaarde van 23andme vind is dat ze de wetenschappelijke ontwikkelingen scherp in de gaten houden. Vooral in het begin zag ik mijn top 5 risico op ziekten elke keer veranderen. Dat komt omdat ze hun algoritmes wijzigen op basis van de laatste wetenschappelijke literatuur.

Voorbehoud

Terry maakte wel een voorbehoud bij dergelijke testen, ze analyseren namelijk niet je volledige DNA. Ze mogen ook niet alles analyseren. Ze baseren hun inzichten op geassocieerde populaties en mogen niet kijken naar genen die causale mutaties hebben met bepaalde ziektebeelden. Mensen die bij het ziekenhuis aankomen met hun DNA-dataset, moeten daarom gewoon het reguliere proces in.

De onderzoeken die universiteiten en ziekenhuizen zelf uitvoeren naar het verband tussen DNA en ziekten, zijn echter ook lastig. Dit komt omdat onderzoekers nog niet zeker weten of de gezonde mensen in de controlegroep wel echt gezond zijn en niet zeker weten of het ziektebeeld klopt dat de dokter aan de patiënten heeft toegeschreven. Hoe meer we over DNA leren, dus ook met zelftests, hoe beter we ziektebeelden en gezondheid kunnen gaan definiëren.

2. Human Genome Project

Een ander voorbeeld waaruit de toenemende interesse blijkt, is het Human Genome Project. Toen hiermee werd gestart in 1988 leek het nog een utopie om de structuur van het menselijk genoom volledig in kaart te brengen. De technologie ging echter zo snel dat het ruimschoots voor de deadline klaar was. Nu kost het analyseren van een volledig genoom van een mens minder dan 1.000 dollar.

Terry noemt ook nog Michael Snyder. Deze moleculair geneticus van de Stanford Universiteit heeft zichzelf 2 jaar lang als studieobject bestudeerd. Dit noemden ze in een artikel in Nature de ‘integrative personal ommics profile’ (iPOP). Hij heeft naast zijn genetica (genomics) ook onder meer zijn metabolische processen (metabolomics) en eiwit processen (proteomics) in kaart gebracht.

Waren het spectaculaire uitkomsten?

Nou, nee. Volgens Terry konden Michael en zijn assistenten achteraf in de data twee keer een griep zien aankomen. Dat klinkt nog niet zo heel spannend. Maar wat als we met meer kennis over genetica gecombineerd met kunstmatige intelligentie nog veel meer data goed kunnen analyseren?

3. Kosten

De apparatuur bij het UMC Utrecht analyseert 30 keer de 3 miljard DNA basisparen (de combinatie van de A-C en G-T paren) bij het uitlezen van het DNA. Dat doet ze bovendien 30 keer om de kans op fouten te reduceren. Terry laat ook de Minion zien. Dit apparaatje kun je in de USB-aansluiting van je laptop pluggen. Het apparaat zelf is gratis, maar de cartridge die je per test moet gebruiken kost nu (nog) 1.250 euro. Dit wordt naar verwachting steeds goedkoper.

Daarnaast kun je er niet in spugen om je DNA te analyseren, maar moeten nog wat voorbereidingen worden verricht op je DNA. Het gaat echter wel snel. Terry: ‘Dit apparaat heeft een betrouwbaarheid van 90%. Dat lijkt misschien nog niet veel, maar dat was een jaar geleden nog maar 50%.’

Dit gaat alleen nog maar om het analyseren. Wat als je straks thuis zelf je genen kan wijzigen? Lees verderop bij ‘Doe het zelf’ over mensen die dit hebben gedaan.

4. Opslag van data in DNA

Op de Biohacker Summit 2016 in Helsinki hoorde ik een presentatie van Nell Watson over de opslag van informatie in DNA. DNA is een interessante manier om informatie in op te slaan. Je kan het duizenden jaren bewaren, het kan tegen extreme koude en warmte en je kan miljoenen kopieën per uur maken.

Is dit een gamechanger? Nou en of.

Een voorbeeld. Een enkel lieveheersbeestje bevat 30 terabyte aan informatie wat betreft DNA. Anders gezegd: op een lieveheersbeestje past net zoveel informatie als op 6383 DVD’s. Dat scheelt nog eens kastruimte!

Onderzoekers onder leiding van Ewan Briney (toonaangevend in de bioinformatica) hebben de eerste stap gezet. Zij zijn erin geslaagd om 154 sonnetten van Shakespeare, een wetenschappelijk artikel en een foto (JPEG) in DNA te programmeren, naar een ander lab te sturen en daar te laten uitlezen.

Ik deed een DNA-test bij 23andme

Wat zijn uitdagingen en nadelen van genetische modificatie?

Nadelen (3x)

Wat zijn mogelijke nadelen van genetische modificatie? Zelf vraagt Jennifer Doudna dit ook af in haar boek: ‘Heb ik een monster gecreëerd?’ Zij opent het tweede deel van haar boek met het beeld van een tsunami, symbool voor de stortvloed van toepassingen van de afgelopen jaren.

Drie mogelijke nadelen zijn:

  1. Bioterreur;
  2. Sociale ongelijkheid;
  3. Onzekerheid.

Die nadelen heb ik hieronder kort beschreven.

1 Bioterreur

Een boeiend artikel komt uit The Atlantic uit november 2012, genaamd Hacking the President’s DNA. Het DNA van elke persoon is uniek, zelfs van eeneiige tweelingen.

Dit maakt een vorm van bioterreur mogelijk waarmee je heel specifiek bepaalde mensen kunt aanvallen. Dit virus wordt overgedragen als de griep, maar doet niet bij iedereen iets. Totdat het als een sleutel in een slot past bij diegene die je daadwerkelijk wil aanvallen.

2 Sociale ongelijkheid

Wat als het straks mogelijk is om je genen te wijzigen? Ontstaat er dan een verschil in de samenleving tussen mensen die dit willen en kunnen betalen? Ontstaan er dan meerdere groepen in de maatschappij: natuurlijke mensen en supermensen?

In mijn artikel over human enhancement ga ik hier dieper op in.

3 Onzekerheid

Weten we wel wat de uitkomsten van genetische modificatie zullen zijn? In een artikel in de Volkskrant wordt arts en hoogleraar Marli Huijer geïnterviewd. Daarin zegt ze dat de evolutie waarin het menselijk DNA is ontstaan een proces is geweest van honderden miljoenen jaren. ‘We hebben nauwelijks een idee van de complexiteit daarvan.’

Als we als mensheid nu besluiten om daarop in te grijpen om alles perfect te maken, haal je volgens haar de motor van de evolutie weg. Je hebt dan geen imperfecties meer, terwijl die imperfecties essentieel zijn voor de evolutie.

Wat zijn de kansen van deze ontwikkeling?

Kansen

Wat zijn de kansen van genetische modificatie? Sommige experts op dit terrein verwachten dat de medische wetenschap hiermee straks in staat is om 3.000 genetische ziektes blijvend te genezen.

Om die reden zetten veel bedrijven in op deze technologie. Voorbeelden hiervan zijn Editas, Caribou en CRISPR Therapeutics. Door de beschikking van grote hoeveelheden genetische data én de mogelijkheid om deze straks te kunnen programmeren en wijzigen, wordt verwacht dat deze bedrijven de nieuwe Google, Facebook en Apple worden.

Door de digitalisering van genetische data kan een veel grotere groep hier aan mee doen. In de Tegenlicht-documentaire Dokteren met DNA wordt gezegd dat de volgende Bill Gates of Steve Jobs op zijn of haar zolderkamer de volgende medische doorbraak kan bedenken (en commercieel kan vermarkten). Niet voor niets heeft Bill Gates in een interview in 2011 gezegd dat als hij nu jong zou zijn, hij biologie zou hacken in plaats van computers.

Impact

Op het World Economic Forum in Davos in 2018 was genetische modificatie één van de meest besproken onderwerpen. Feng Zhang van MIT (Massachusetts Institute of Technology) was tijdens een discussie hoopvol, zo blijkt uit een artikel van de NRC: ‘We worden steeds beter in DNA lezen en veranderen.’ Daarmee kunnen we straks eigenschappen van het ene organisme in het andere plaatsen. ‘Er is een enorme uitsterving van dier- en plantsoorten bezig op aarde, wellicht kunnen we die hiermee stoppen.’

Maar wat als het onverhoopt misgaat? Stel je voor dat we olifanten genetisch gaan bewerken, maar dat het voor nadelige en onverwachte gevolgen in de rest van het ecosysteem zorgt?

Mary Cummings, directeur van het Humans and Autonomy Lab geeft een voorbeeld. Ze vertelt dat drones worden ingezet tegen stropers. Het blijkt echter dat de frequentie waarop de drones bedient worden, dezelfde frequentie is als die bijen uitzenden. Dit lokt een krachtige stressreactie op bij de olifanten, voor wie de bijen een natuurlijke vijand zijn. Technologie kan dus zeker gevolgen hebben die we (nog) niet voorzien.

Noodknop

Feng Zhang van MIT denkt dat de oplossing hier ook weer technologisch voor is, namelijk een soort van noodknop: ‘We slagen er steeds beter in om in sterk aangepaste genetische organismes een soort moleculaire kill switch in te bouwen.’ Dit werkt dan als een soort van schakelaar voor als het organisme zich slecht gedraagt, waarmee de genetische modificatie ongedaan kan worden gemaakt.

Wat de overheid hiermee moet? In het artikel in het NRC komt VN-gezant Thomson aan het woord: ‘Er is simpelweg nog geen wereldwijde discussie over het bedenken van goede wetgeving voor dit soort technieken.’ Dat is het lastige voor overheden, juridische- en politieke organen; je loopt bijna altijd achter de feiten aan.

Wat is de wetgeving op dit terrein in Europa? Wat betekent dit voor de overheid?

Wet genetische modificatie

De wetgeving rondom genetische modificatie en met name CRISPR/Cas9 in Nederland en Europa is onduidelijk. Momenteel is hierin Directive 2001/18/EC leidend. Op basis hiervan heeft de hoogste rechter binnen het Europese Hof van Justitie in juli 2018 uitgesproken dat CRISPR/Cas9 onder dezelfde regels vallen als modificatie met soortvreemde technieken. Dit wordt ook wel ’transgenetica’ genoemd en gaat bijvoorbeeld over het toevoegen van een gen uit poolvissen bij aardappels zodat die beter tegen koude kunnen.

Dit is in tegenstelling met de wetgeving in andere delen van de wereld, zoals in China of de Verenigde Staten. In de Verenigde Staten en Canada wordt beoordeeld of de uitkomst van de behandeling transgeen is. Kortom, als je met CRISPR/Cas9 aanpassingen doet die ook binnen de natuur zouden kunnen voorkomen door evolutie, dan is het daar geoorloofd.

Gevolgen

Het merkwaardige is dat door handelsverdragen die gemodificeerde producten uit de Verenigde Staten en Canada te krijgen zijn in Europa en dat je het niet aan het product kan zien. Immers, de aanpassingen kunnen ook natuurlijk zijn opgetreden.

Een gevolg van deze wetgeving waarvoor door onder andere John van der Oost (Wageningen Universiteit) wordt gewaarschuwd is dat onderzoekers hiermee uit Europa vertrekken naar andere werelddelen waar de regels minder strak zijn.

Beleid

In 2017 was ik om die reden te gast bij twee discussieavonden die werden georganiseerd door het Ministerie van Veiligheid en Justitie en het Openbaar Ministerie om hier mee te denken en te praten over nieuwe ontwikkelingen.

Neem het concept van de Genesis Engine. Amy Maxman schreef hierover voor magazine Wired in 2015. De eerste stap is dat we DNA van miljoenen mensen gaan analyseren om te onderzoeken welke genen een relatie hebben met bepaalde aandoeningen. Als de relaties duidelijk zijn en de technologie voor genetische modificatie verder ontwikkelt, dan zijn we in staat om mensen te programmeren zoals we vandaag de dag ook doen met software en apps.

Wat betekent dit voor ons menszijn? En wanneer je besluit om je eigen basiscode niet te wijzigen? Ontstaat er dan een klasse van supermensen?

Conclusie

Ik eindig dit artikel met Jennifer Doudna, één van de ontdekkers van CRISPR/Cas9: ‘De mogelijkheden van CRISPR – goed en kwaad – zijn allen beperkt door ons voorstellingsvermogen. Als soort hebben we nooit eerder deze mogelijkheden gehad. De macht over de genetische toekomst van onze eigen soort is zowel ontzagwekkend als vreesaanjagend. Beslissen over hoe hiermee om te gaan is misschien wel de grootste uitdaging die ons te wachten staat’.

In dit deel vind je extra informatie, zoals video’s en presentaties.

Video genetische modificatie

De Vlaamse comedian Lieven Scheire heeft een theatercollege gemaakt over genetica, DNA en CRISPR/Cas9. In 2019 interviewde ik hem hierover. Het volledige gesprek kun je luisteren in mijn podcast. Bekijk en beluister een deel van het gesprek hieronder:

Interview met Lieven Scheire over DNA

Hoe genetica samenhangt met genetische modificatie en epigenetica staat in deze mindmap. Onderin staan de linkjes naar mijn artikelen over genetica en epigenetica.

Mindmap met een samenvatting van welke concepten ik belangrijk vind en hoe ze met elkaar samenhangen.

Wil je meer weten over dit onderwerp? Eerder schreef ik deze gerelateerde artikelen over dit thema:

Dit zijn andere artikelen die ik heb genoemd:

Hieronder kun je mijn gerelateerde podcast-interviews luisteren. Je kan je ook abonneren op mijn podcast via iPhone (iOS) of Spotify (en met je smartphone de interviews luisteren).

Aflevering 82 is met professor John van der Oost over CRISPR/Cas9, genetische modificatie en het onderzoek dat hierin is/wordt gedaan in Wageningen.

Andere afleveringen over dit onderwerp staan hieronder. Zoek de afleveringen op via iPhone (iOS) of Spotify om ze te luisteren.

  • Aflevering 79 met Lieven Scheire over DNA en genetische modificatie;
  • Aflevering 77 met professor Sjoerd Repping over designer baby’s;
  • Aflevering 71 over DNA, genetische modificatie en bioterreur;
  • Aflevering 57 met Nadine Bongaerts. Hierin praten we uitgebreid over CRISPR/Cas9 en de consequenties hiervan.

In de podcast Bionic Man (BNR en het Financieel Dagblad) bespraken we genetische aanpassingen bij embryo’s:

Ik ben ook in de media geweest over dit onderwerp:

  • Artikel: CRISPR-technologie: kunststukjes met de magische genenschaar (Vrij Nederland)
  • Artikel: Deze tomaat past bij je genen (NRC Handelsblad)

Deze boeken heb ik in dit artikel genoemd:

Dit zijn opleidingen en cursussen die ik heb gevolgd of evenementen die ik heb bezocht:

Dit zijn relevante bedrijven:

Wat wil jij nog weten over genetische modificatie? Laat het me weten in de comments!