Mad scientist of visionair? Church heeft een werkelijk visionair idee. En hij weet al hoe hij dat gaat verwezenlijken. Sommigen denken dat in tien jaar de eerste genetisch gemanipuleerde kunstmensen al geboren worden. Bij bacteriën is het immers ook al gelukt…
Knutselen aan het genoom nu nog lastig en duur
Op dit moment is het extreem lastig om uitgebreide veranderingen in zelfs het kleinste genoom aan te brengen. In 2010 kondigde bioloog en zakenman Craig Venter aan, dat zijn team het DNA van een bacterie had vervangen door een door Venter zelf geschreven DNA en haalde hier het toptijdschrift Science mee[1]. Zijn team stelde kleine stukjes DNA samen met een specifieke basevolgorde en voegde ze toen samen om zo een compleet bacteriegenoom te bouwen. Een ontzagwekkende prestatie, maar makkelijk was het niet: het kostte Venter 40 miljoen dollar en 400 mensjaren werk.
MAGE, een machine die de evolutie van o.a. bacteriën sterk kan versnellen en die we al eerder op Visionair beschreven, kan dit in veel minder tijd. Het recept van bedenker Church: voeg gewijzigd DNA van duizenden genen toe, run de machine voor enkele cycli en een groot deel van de cellen moet beschikken over de gewenste veranderingen. Dit kan (en is) gecontroleerd door DNA-sequencing uit te voeren.
DNA geheimschrift
Sommigen denken dat de eerste designer baby al binnen tien jaar geboren kan worden.
Als dit idee werkt, kunnen hiermee enkele waarlijk visionaire (en, zoals zo vaak, uiterst omstreden) plannetjes worden uitgevoerd die op dit moment onmogelijk moeilijk in praktijk te brengen zijn. Dit is ook de reden dat hij MAGE uitvond. Zijn grote doel: het DNA van mens, dier en bacterie kunnen herschrijven zoals hij dat wil. Samen met collega Joseph Jacobson (de uitvinder van e-ink, elektronische inkt, volgens velen de opvolger van LCD schermen) kwam hij op het idee om de totale genetische code van het leven te wijzigen. Dus niet alleen het DNA zelf veranderen, nee, ook de bouwstenen van het DNA en de manier waarop DNA wordt vertaald veranderen. Als kunstmatig DNA uit andere letters bestaat dan natuurlijk DNA, kan het niet meer gelezen of veranderd worden door een natuurlijke bacterie of virus.
Ongeveer zoals een handleiding in het Japans niet erg nuttig is voor iemand die geen Japans begrijpt. Dit idee toepassen voorkomt dat genetisch gemanipuleerde organismen hun genen verspreiden in het wild, op dit moment terecht een grote angst bij tegenstanders van genetische manipulatie. En er is nog een prettige bijkomstigheid: virussen kunnen geen slachting meer aanbrengen onder genetisch gemanipuleerde bacteriën. Zodra het virus-DNA wordt vertaald, ontstaat er een volkomen onbruikbaar eiwit. Ongeveer zoals je videocamera er uitziet als je die zelf probeert te repareren met een Japanse handleiding.
Op dit moment kost infectie met fagen (bacterievirussen) biotechbedrijven miljarden per jaar. De bacteriën in één klap virusresistent maken zou dus erg lucratief zijn. Tot er een kwaadwillige concurrent of slimme biotech-hater uiteraard een virus ontwikkelt dat deze code wel kan lezen…
Compleet virusresistent
Carr en zijn collega’s zijn al begonnen ‘overtollige’ codons (DNA-’woorden’ die elk voor een andere aminozuur (eiwitbouwsteen) staan) te verwijderen uit het genoom van E. coli. Ze beginnen met het zeldzaamste, het stopcodon TAG. Deze stopcodons worden vervangen door een ander stopcodon, TAA. Het zal veel meer tijd kosten om alle stopcodons te verwijderen. Ook moeten de ribosomen (de eiwitfabriekjes in de cel) zo worden gemanipuleerd dat ze TAG niet meer herkennen als stopcodon. TAG kan dan worden gebruikt als code voor bijvoorbeeld een kunstmatig aminozuur dat in de natuur helemaal niet voorkomt. Hiermee zou je supereiwitten kunnen maken die bijvoorbeeld heel hitteresistent, stabiel, elektrisch geleidend of iets dergelijks zijn. Dit heeft ook als voordeel dat het onmogelijk is geworden om een nieuw gen te kopiëren naar een natuurlijk organisme. Bacterieseks, waarbij twee bacteriën DNA uitwisselen, wordt zo onmogelijk. Bacterieseks is de oorzaak dat bijvoorbeeld antibiotica-resistenties van de ene bacteriesoort naar de andere kunnen overspringen.
Wie stopt de killer-E. coli?
Er zijn potentiële gevaren aan het virusbestendig maken van organismen. Ze krijgen zo een belangrijk evolutionair voordeel. Stel dat een genetisch gemanipuleerde E. colibacterie in onze ingewanden terecht komt. De virusbestendigheid zou het organisme dan wel eens de overheersende darmbacterie kunnen maken met voor de gastheer nogal nare gevolgen. Een oplossing is wellicht om het kunstmatige aminozuur essentieel te maken voor het organisme en tegelijkertijd er voor te zorgen dat het organisme dat niet zelf kan produceren. En als echt niets anders meer helpt, kunnen biologen virussen ontwikkelen die wél in staat zijn deze bacteriën ziek te maken.
Mens wordt virusvrij
Church denkt dat met deze techniek onze virusprobleempjes voorbij zijn. Op deze manier kan je volgens hem industriële microben, landbouwplanten en -dieren en zelfs mensen virusvrij maken. Church gebruikt MAGE nu al om menselijke stamcellijnen te modificeren. Het doel: vaststellen of bepaalde mutaties bepaalde ziekten veroorzaken. Met MAGE kan hij zeer snel deze mutaties in stamcellijnen inbrengen en er zo achter komen of die mutatie inderdaad een bepaalde ziekte veroorzaakt. Dit kan nu een miljoen maal sneller en zal een enorme stroomversnelling in het biomedisch onderzoek opleveren. In een later stadium wordt celtherapie mogelijk. Zo kunnen leverpatiënten een genetisch gemanipuleerde lever krijgen die resistent is tegen het hepatitis C-virus. Church denkt dat de meeste patiënten logischerwijs zullen kiezen voor virusresistente donororganen.
Uiteraard is dit gemakkelijker gezegd dan gedaan. Ons DNA bestaat uit bijna 3,2 miljard baseparen. Soms wordt het gewijzigde DNA op de verkeerde plek in het DNA aangebracht. In dat geval ontstaan er uiteraard vervelende gevolgen. Collega Carr denkt daarom dat het toepassen van deze techniek op mensen een bron is van gevaar. Als er eenmaal grote aantallen mensen met een virusresistente kunstlever rondlopen, denkt Church dat het een kwestie van tijd is voordat klinieken virusresistente embryo’s vervaardigen. Het veranderen van het menselijk DNA op zo’n manier dat genetische veranderingen aan kinderen worden doorgegeven is lang gezien als taboeonderwerp. Church denkt echter dat de weerstand tegen deze technieken dezelfde weg zal gaan als weerstand tegen in-vitro fertilisatie en orgaantransplantaties. Zodra mensen zien dat ze werken, zullen ze worden geaccepteerd.
Mensheid splitst in twee soorten
Ethicus Arthur Caplan, adviseur van de Amerikaanse overheid, ziet nog een essentieel ethisch bezwaar. In feite splits je de mensheid zo in twee verschillende soorten die niet met elkaar kinderen kunnen krijgen. Een toekomstige genetisch gemanipuleerde mens is zo niet in staat om zelf te beslissen met wie hij of zij kinderen wil.
Caplan denkt wel dat MAGE ethisch zuiver gebruikt kan worden om genetische ziekten te voorkomen en te genezen. Maar ook dan zijn er de nodige ethische vraagstukken. mag genetische manipulatievan mensen alleen worden gebruitk om erfelijke ziekten te voorkomen of ook om mensen te verbeteren? Wie komt in aanmerking? Welke regels moeten worden ingevoerd? Caplan denkt dat we maar beter snel kunnen beginnen hierover na te denken. Als de ontwikkelingen met dit tempo doorgaan en Church slaagt er in om hogere diersoorten te manipuleren, zou het wel eens binnen tien jaar zover kunnen zijn dat de eerste designerbaby wordt geboren. Dan maar hopen dat er niet een moordzuchtige maniak komt die met een gemanipuleerd virus de nieuwe of juist de bestaande mensensoort uit probeert te roeien. Wij kennen wel wat enge groepen die graag van de mens af willen…
Bronnen
1. J. Craig Venter et al., Creation of a Bacterial Cell Controlled by a Chemically Synthesized Genome, Science (2010)
2. Editing the Genome: Scientists Unveil New Tools for Rewriting the Code of Life, ScienceDaily (2011)
3. E. coli’s genetic code has been hacked, New Scientist (2011)
4. Evolution machine: Genetic engineering on fast forward, New Scientist (2011)
