Biotechnologie, kansen en bedreigingen

Een van de meest spraakmakende ontwikkelingen in de technologie is volgens mij de ‘life sciences’ waar op celniveau biochemische en moleculaire processen worden bestudeerd en bewerkt. Sinds Watson en Crick de dubbele helix ontdekten, heeft het technologisch analyseren en bewerken van de levende cel een enorme vlucht genomen. Het is nauwelijks te beschrijven hoe de biochemie in de cel zich voltrekt en hoe de op elkaar inwerkende chemische reacties de cel als levend organisme in stand houden en reproduceren. Een animatie die dat proces verbeeldt, is zeker de moeite waard om te bekijken. De cel als autofabriek. (ctrl+klik voor de animatie)

Alle informatie die nodig is om een cel en zijn organisme in stand te houden en te reproduceren is in het DNA van iedere celkern opgeslagen. In de menselijke cel zijn dat ca. 25.000 verschillende genen. In die informatiebron van eigenschappen ligt ook de kennis opgesloten waardoor een cel zou kunnen muteren. Een gezonde levercel bevat de kennis hoe een levercel zich moet delen om het orgaan (lever) in stand te houden en te laten functioneren. Maar het delingsproces kan ook fout verlopen waardoor in de lever zich cellen ontwikkelen die de lever aantasten en ziek maken.

Cel mutatie in het delingsproces is de oorzaak van allerlei ziekteverschijnselen bij planten en dieren. Kun je het delingsproces van de gemuteerde cellen stoppen, dan is het mogelijk om het aangetaste orgaan te genezen. In de geneeskunde gebeurt dat veelal door het toedienen van farmaceutische geneesmiddelen die ingrijpen in de biochemische processen van de cel. De bestrijdingsmiddelen die gebruikt worden in de landbouw, doen hetzelfde. De veredelingstechnieken in de zaadteelt grijpen ook in op genetisch niveau om planten te verbeteren en bestand te maken tegen ziektes.

De meeste vorderingen zijn gemaakt door eiwitten in te zetten voor het bestrijden van virale infecties, zoals HIV dat is voor de menselijke cel. Deze proteïnen techniek behoort tot de standaard toolbox van de biologische ingenieurs en was tot voor enkele jaren terug zeer vooruitstrevend. Totdat in de DNA-sequentie van een bacterie een proces werd geobserveerd dat de biochemie op zijn kop zette en de ingenieurs van een gereedschap zou voorzien dat ongekend diep kon ingrijpen in de genetische code van de cel. Het was toen 2010.

De volgorde in het DNA-proces bij die bacterie verliep zodanig dat het infecterende virussen kon herkennen, waarna een enzym werd geproduceerd dat het virus in deeltjes knipte en die overgebleven deeltjes vervolgens gebruikte om een immuunsysteem te ontwikkelen; de zogenaamde CRISPR-sequentie. Naast de functie van CRISPR waarbij het werkt als een scalpel om in de cel DNA te opereren, gebruikt CRISPR een RNA-molecuul om informatie door het hele genoom van een cel te verspreiden. Het ‘operatie-enzym’ doorzoekt op basis van die informatie de cel langs duizenden genen en hecht zich aan de nucleotide-verbindingen die het moet opereren. Vervolgens laat het die informatie in de cel achter en maakt haar zo immuun voor infectie van die virussen omdat die informatie bij de celdeling behouden blijft. In het begin was de procedure nog ingewikkeld omdat de informatie van het RNA-molecuul het enzym moest gidsen om zijn operatieve taak te voltooien. Nadat werd ontdekt dat het CAS9-enzym in het permanente genoom van een muis kon worden geïnfiltreerd, werd het tamelijk eenvoudig om dat CAS9-enzym te activeren voor zijn operatieve taken in aangetaste cellen. De RNA-gids was niet meer nodig.

In het onderstaande zal ik mij als filosoof niet verder wagen aan de biotechnologische uitleg van CRISPR. In de animatie die Feng Zhang – ’s werelds top biologisch wetenschapper aan het Broad Instituut van HARVARD en M.I.T in Cambridge/Boston – heeft gemaakt wordt de werking van CRISPR (ctrl+klik voor de animatie) uitstekend verduidelijkt.

In de New Yorker van 16 november is een artikel ‘The Gene Hackers’ gepubliceerd dat een inzicht geeft in deze kakelverse technologische ontwikkeling in de ‘life sciences’. Deze enorme doorbraak heeft heel veel kansen maar er zijn zeker ook bedreigingen. In het onderstaande ga ik op beide nog verder in.

De nieuwe mogelijkheden die deze biotechnologische revolutie biedt, zijn legio. Met CRISPR kunnen genen in dieren en planten worden aangepast, uitgewist en vervangen. In muizen zijn genetische fouten hersteld waardoor ongeneeslijke ziekten als de sikkelcel ziekte, spierdystrofie, taaislijmziekte, grijze staar en HIV kunnen worden voorkomen of bestreden. Planten kunnen worden beschermd tegen meeldauw, de rijping van vruchten kan worden vertraagd waardoor ze langer vers blijven en genetische modificatie met vreemd DNA is niet meer nodig om de kwaliteit van gewassen te verbeteren.

De research-technologie heeft ook baat bij de nieuwe CRISPR toolbox. Veel ziekten zijn het gevolg van dynamische processen waar honderden genen bij zijn betrokken. Oude methoden werkten vrij traag om die dynamiek te onderzoeken en te analyseren. Daarnaast was tot voor kort de benadering bij het cel-onderzoek reductionistisch. De oorzaak van kanker of hartziekten was terug te voeren op defecten in de cel. Nu kunnen de processen worden bestudeerd hoe meerdere cellen elkaar onderling beïnvloeden. Het denken en de wetenschappelijke methode in de biologie zijn dus sterk beïnvloed door de nieuwe gereedschapskist, het onderzoek van jaren is teruggebracht tot weken en de kosten van onderzoeksapparatuur is teruggebracht tot een minimum.

Maar nu de filosofische vraag naar de biotechnologie. Hebben de biologische ingenieurs een methode ontwikkeld die ethisch kan worden verantwoord? Kan de kennis die ze hebben ontwikkeld zonder meer worden toegepast op mens, dier en gewas? Mogen we de technologie ook gebruiken terwijl we nog geen inzicht hebben in de gevolgen op langere termijn? Kunnen ingrepen in het erfelijke materiaal niet tot mutaties en nieuwe ziekten leiden omdat onomkeerbare aanpassingen hebben plaatsgevonden? Is wetenschappelijke vooruitgang als vooruitgang ook intrinsiek goed of moeten we dat inderdaad ethisch of politiek bepalen?

De technologie is in staat om genetische aanpassingen te doen in menselijke embryo’s en zodoende erfelijke eigenschappen vast te leggen die generaties lang behouden zullen blijven. Ook kan de code van geslachtscellen worden herschreven waardoor eigenschappen van toekomstige generaties kunnen worden bepaald en ‘veredeld’. Op die manier wordt geanticipeerd op een toekomst die wij met geen mogelijkheid kunnen overzien. Veel van wat we nu als ‘goed’ en ‘gewenst’ beschouwen is een decennium later alweer hopeloos achterhaald.

Dit soort dystopische toekomstscenario’s zijn niet ondenkbeeldig. De wetenschappers zelf hebben in een vroeg stadium toen de genetische manipulatie nog in zijn kinderschoenen stond, al een oproep gedaan voor een moratorium op het bewerken van genen. In 1975 is er een soort van grondwettelijk verdrag opgesteld voor de biotechnologie. Daarin werd vastgelegd dat men van toepassing zou afzien, totdat veiligheidsprincipes waren ontwikkeld voor het omgaan met organismen die recombinant-DNA zouden bevatten.

De exponentiële ontwikkelingen van de laatste 5 jaar vragen echter om een herziening van de bovenstaande conventie van Asilomar uit 1975.  Alleen al vanwege de in hoge mate simpele toepasbaarheid van de CRISPR-technologie waarmee 30 DNA base paren in enkele seconden kunnen worden gedecodeerd, terwijl dat vroeger een jaar werk was, is extra terughoudendheid geboden. Een nieuwe conferentie waar wetenschappers en ethici de morele vragen rondom het bewerken van DNA gaan bespreken is in voorbereiding. Ook daar wordt weer een moratorium aan de orde gesteld, dat het toepassen van de technologie buiten het onderzoekslaboratorium in een klinische setting (als geneeskundig middel) moet verhinderen. De gevaren zijn eenvoudig weg te groot. Niet vanwege de horrorscenario’s over ‘designer baby’s’, maar op basis van eisen voor zorgvuldigheid. Als we niet weten wat de mogelijke negatieve gevolgen zijn of als we de grenzen niet kunnen aangeven waarbinnen we veilig kunnen handelen, zijn we ethische gehouden om niet te handelen. Er is geen smid die in zijn smidse niet voldoende blusmateriaal voorhanden heeft.

Daarnaast zijn restricties en strenge protocollen noodzakelijk om de commercie buiten de deur te houden. Je moet er niet aan denken dat er een sjoemel-strategie wordt toegepast om de opbrengsten van een of ander gewas of van vee te verhogen. De genetische hercodering zou in de voedselketen epidemieën kunnen ontketenen waarbij de spaanse griep schril afsteekt. Technologie is zeer welkom en de menselijke soort is voor een groot deel bepaald als technisch wezen. Maar naarmate we meer bepaald zijn door technologie neemt onze verantwoordelijkheid over onze technische gesteldheid toe. Een beroemd filosoof uit Messkirch heeft een zeer sceptische analyse over de technologie geschreven en die afgesloten met een dichtregel van Hölderlin waar we het voorlopig maar op moeten houden:

“wo die Gefahr ist, wächst das Rettende auch”

Advertenties