Nieuwsbrief

Blijf wekelijks op de hoogte van het beste uit De Kennis van Nu en het laatste nieuws!

MELD JE AAN
Gene Drive

Het genetische gereedschap CRISPR-Cas maakt het mogelijk om niet alleen aan individuen, maar aan gehele populaties te sleutelen. Is deze zogeheten gene drive-technologie een godsgeschenk in de strijd tegen malaria en het zika-virus of openen we hiermee de doos van Pandora?

Meer dan honderd jaar geleden werden de twee meest invloedrijke theorieën over de voortplanting tot nu toe opgesteld. Gregor Mendel toonde ons dat genen een 50/50-kans hebben om doorgegeven te worden aan het nageslacht en Charles Darwin stelde dat soorten op natuurlijke wijze nadelige eigenschappen uit hun genenpoel verdrijven. Nu jaren later zijn wetenschappers erin geslaagd om die ‘natuurwetten’ aan hun laars te lappen met een krachtige technologie genaamd gene drives.

Genetische kettingreactie

Gene drives gaan een hele stap verder dan normale genetische modificatie. Waar de kans dat een aangebrachte mutatie wordt doorgegeven per generatie normaal kleiner wordt, wordt die juist steeds groter wanneer een gene drive wordt ingezet. Zoals de illustratie hieronder links toont, is die kans normaal vijftig procent, waardoor een gemuteerd gen al vrij snel uit een populatie verdwijnt.

Door een hele precieze mutatie op de geslachtscellen van een organisme aan te brengen, is het daarentegen mogelijk om die mutatie aan vrijwel alle nakomelingen door te geven. Hierdoor kan een eigenschap zich in rap tempo blijvend door een hele populatie verspreiden, zoals rechts in de afbeelding te zien is. Vooral bij organismen die een zeer korte generatietijd hebben, kan een gene drive een populatie binnen relatief korte tijd voor goed veranderen.   

gene drive stamboom

Deze mogelijkheid, waar theoretici al tientallen jaren over dromen, werd eind vorig jaar ineens werkelijkheid dankzij de genknip- en plaktechniek CRISPR-Cas9. Biologen en genetici uit Californië slaagden met behulp van die gentechnologie erin om een gene drive in te bouwen in muggen die hen resistent maakten tegen de malariaparasiet Plasmodium falciparum. Het resultaat: een populatie van malariamuggen die binnen een mum van tijd onschadelijk was.

Alhoewel wereldwijd de sterfte door malaria de afgelopen decennia is afgenomen, stierven alleen al in 2015 meer dan 400.000 mensen aan de ziekte, volgens schattingen van de World Health Organization (WHO).  Stel je voor dat je deze muggen bijvoorbeeld los zou laten in Afrika. Met een handvol slim uitgezette gemodificeerde muggen zou ooit een land malariavrij kunnen worden gemaakt. Hetzelfde zou denkbaar zijn in de strijd tegen het gevaarlijke zika-virus, dat ook verspreid wordt door muskieten. Toch staan regeringen en wetenschappers nog niet te trappelen om dit biologische wapen ook daadwerkelijk in te zetten.

Schaduwkant

Het gevaar van de gene drives is dat deze mutaties niet terug te draaien zijn en de gevolgen op de lange termijn nog onduidelijk zijn. ‘Het zou zomaar mogelijk zijn dat wanneer wij malaria uitroeien ineens een nog veel gevaarlijkere parasiet opkomt die tot nu toe onderdrukt werd. Dit kan consequenties voor het ecosysteem hebben’, stelt Niels Geijsen, hoogleraar Regeneratieve Geneeskunde aan de Universiteit Utrecht en werkzaam bij het Hubrecht Instituut.

Daarnaast zijn organismen als muggen moeilijk onder controle te houden. ‘Een koe met een gene drive, verlies je niet makkelijk uit het oog. Bij muggen ligt dat anders’, vertelt Geijsen.

Het RIVM heeft al haar zorgen uitgesproken over de technologie. Het instituut adviseert om alle toepassingen ervan onder de wetgeving voor genetische gemodificeerde organismen (GGO’s) te brengen. ‘De huidige methoden voor het beoordelen van de risico’s voor mens en milieu voor de effecten van gene drives zijn onvoldoende geschikt’, stelt het RIVM. Daarnaast adviseert het de overheid de regelgeving zo aan te passen dat het niet langer mogelijk is om onbedoeld een gene drive te maken.

Mug Gene Drive

Beheersbaar?

Geijsen vindt het rapport van het RIVM te overdreven: ‘Een gene drive maak je niet zomaar per ongeluk. Daarvoor moet je aan de geslachtscellen sleutelen en op een heel specifieke manier. Dat doe je alleen doelbewust.’ De hoogleraar heeft daarnaast ook weinig vrees voor biohackers die de technologie gaan sleutelen: ‘Om gene drives te maken, heb je een serieus laboratorium nodig met apparatuur die tonnen kost.  Dat doe je niet zomaar vanuit je garage.’

Hoewel deze geavanceerde gentechnologie niet terug te draaien valt, bestaat er wel een zekere controle. ‘Er wordt hard gewerkt aan het inbouwen van safety nets, zodat de technologie niet uit de hand kan lopen. Dit is een absolute vereiste voordat een dergelijke technologie in het wild zou kunnen worden uitgeprobeerd’, vertelt Geijsen.

Wetenschappers publiceerden in Nature Biotechnology een aantal van die safety nets. Eén van de technieken zorgt ervoor dat de onderdelen die een gene drive aansturen genetisch losgekoppeld kunnen worden, waardoor een mutatie zich niet zo snel door een soort verspreidt. Een andere techniek bestaat uit een soort moleculaire ‘ongedaan’-knop, waarbij een tweede gene drive wordt verspreid om de eerste teniet te doen.

´ We hebben hier gemakkelijk praten over alle risico’s en ethische bezwaren van een gene drive, terwijl de slachtoffers ver weg vallen. ´

Spelen voor God?

Technisch gezien gaat het met de ontwikkeling van de gene drives dus goed, maar hoe zit het met de ethische kant? Moeten we bijvoorbeeld alles doen wat we ook kunnen?  ‘We moeten het zeker niet, maar er kunnen wel goede redenen zijn om een nieuwe technologie te ontwikkelen en die toe te passen. Het gaat altijd om een afweging. Bij de ontwikkeling van gene drives gaat het ook om meer dan het feit dat we het kunnen. Onderzoekers willen hiermee vaak echt een bijdrage leveren aan de wereld’, stelt UU-ethicus Franck Meijboom.

Veel tegenstanders geven het argument dat we niet aan gentech moeten beginnen, omdat we hiermee voor God spelen. Meijboom noemt dit een lastig argument: ‘Mensen willen hier verschillende dingen mee zeggen. Sommigen vinden dat het niet aan mensen is om genen te veranderen, omdat die door ons God gegeven zouden zijn. Anderen leggen juist de nadruk op het feit dat we doen alsof we God zijn.’

De ethicus stelt dat, dat tweede dilemma vaak wel te overkomen is: ‘We spelen voor God, maar zijn het niet. Net zoals een toneelspeler doet alsof hij een koning is, maar dat niet echt is. Zolang iedereen dat weet, levert dit vaak geen problemen.’ Bij genetische technologie ligt dat echter anders. We veranderen echte genen en de gevolgen zijn ook in het echt zichtbaar. ‘Het argument dat we voor God spelen gaat daarom vooral over de vraag of we echt weten wat we doen en of we de gevolgen van een techniek kunnen overzien.’  

Internationale samenwerking

Of gene drives ooit hun weg buiten het lab zullen vinden? Wie  weet. ‘We hebben hier gemakkelijk praten over alle risico’s en ethische bezwaren van een gene drive, terwijl de slachtoffers ver weg vallen’, stelt Geijsen. Te verwachten valt daarom dat juist in een land in crisis de techniek wellicht ooit als eerst zal worden ingezet en mocht het zover komen, dan zullen muggen zich zeker niet aan de landsgrenzen houden. Alle wetenschappers zijn het daarom in ieder geval over één ding eens: er is behoefte aan een internationale discussie en een afgestemde aanpak.

Onderstaande video legt met behulp van animaties uit hoe gene drives werken en welke ethische bezwaren er zijn:

Hoe kunnen we gene drives gebruiken?

Ontdek meer in de special