- Recente ontwikkelingen en ethische vraagstukken
- Precisie-genbewerking kan doofheid helpen bestrijden
- Met genbewerking kunnen we het verouderingsproces omkeren
- Kan genbewerking helpen bij de vroege opsporing en behandeling van autisme?
- CRISPR-Cas genbewerking: uitdagingen en toekomstperspectieven
Genbewerkingstech is de afgelopen tien jaar – mede als gevolg van onduidelijke regelgeving – een van de meest controversiële onderwerpen in de wetenschappelijke wereld geworden. CRISPR-Cas maakt het mogelijk om erfelijk materiaal van bacteriën, virussen, cellen, planten, dieren en zelfs mensen zeer nauwkeurig te veranderen. Bijvoorbeeld door het aanbrengen van genetische wijzigingen die leiden tot andere eigenschappen, of door het toevoegen van volledig nieuwe genetische informatie. En de mogelijkheden van deze technologie zijn zeer uitgebreid en enorm indrukwekkend. Denk aan het ontwikkelen van efficiëntere medicijnen tot het ontwerpen van sterkere, gezondere gewassen. CRISPR-Cas-technologieën kunnen bovendien een krachtig hulpmiddel zijn bij het bestrijden en zelfs uitroeien van ziekten die tot nu toe ongeneeslijk waren.
Volgens een recent rapport, gepubliceerd door Business Wire, zal de Europese markt voor genbewerking tegen 2025 naar verwachting een waarde van $3,4 miljard bereiken, met een samengesteld jaarlijks groeipercentage (CAGR) van 16,7 procent tussen 2018 en 2025. De marktgroei wordt aangedreven door de recente technologische ontwikkelingen in genomica, opkomende toepassingen van verschillende soorten CRISPR-therapieën en, onder andere, een gunstiger regelgevingsklimaat dat gelijke tred houdt met de veranderende perceptie van genbewerkingstechnologie.
Recente ontwikkelingen en ethische vraagstukken
In 2019 organiseerden de Europese Commissie en de European Group on Ethics in Science and New Technologies (EGE) een rondetafelgesprek over de ethiek van genbewerking. Het evenement trok een breed spectrum van belanghebbenden aan uit de academische wereld, de industrie en het maatschappelijk middenveld, met het doel ethische vraagstukken te behandelen. Deze vraagstukken zijn ontstaan als gevolg van recente ontwikkelingen op het gebied van genbewerking, zoals CRISPR-Cas9, in de menselijke gezondheid, de landbouw en het milieu.
Er valt nog heel veel te leren over de implicaties van genbewerking bij mensen, dieren en planten. De EGE ontwikkelt momenteel een reeks beleidsaanbevelingen die binnenkort meer duidelijkheid moeten geven over de ethische aspecten van deze geavanceerde technologie. Wat wel al duidelijk wordt is dat genbewerking in de toekomst op allerlei gebied een grote rol zal spelen. We kunnen bijvoorbeeld de potentiële toepassingen voor de mensheid niet ontkennen, zoals een van de deelnemers van het rondetafelgesprek, professor Christiane Woopen, opmerkt. “Wat is er zo speciaal aan genbewerking? Het is een technologie die in principe gemakkelijk toe te passen, goedkoop en nauwkeurig is. Zo verdwijnen pragmatische belemmeringen ten gunste van een laagdrempelige en brede toepassing. Tegelijkertijd ontstaan er vragen rond onze concepten van natuur en natuurlijkheid, hun morele betekenis en onze rol bij het vormgeven ervan. Dit moet allemaal besproken worden”.
Precisie-genbewerking kan doofheid helpen bestrijden
Volgens de laatste gegevens van de Wereldgezondheidsorganisatie (WHO) worstelen bijna 470 miljoen mensen wereldwijd met gehoorproblemen. Alleen al in de EU kampen bijna 35 miljoen mensen met gehoorverlies. Vroegtijdige diagnose kan gehoorverlies – dat tegen 2050 volgens de WHO bijna 900 miljoen mensen wereldwijd zou kunnen treffen –helpen voorkomen of minimaliseren.
Gehoorverlies kan vele oorzaken hebben, waaronder chronische oorontstekingen, blootstelling aan harde geluiden, complicaties bij de geboorte, veroudering en genetische aanleg. Naast een verminderde kwaliteit van leven en lagere productiviteit, kosten de gevolgen van gehoorverlies de EU maar liefst €185 miljard per jaar. Dankzij de laatste doorbraken op het gebied van genbewerking zou er in deze situatie binnenkort echter verandering kunnen komen.
Een team van onderzoekers van het Boston Children’s Hospital en het Broad Institute of MIT en Harvard is erin geslaagd het gehoor bij muizen te herstellen door middel van ‘base editing’. Dit is een nieuwe benadering van genbewerking waarbij CRISPR-systemen met enzymen worden gecombineerd. Hierdoor kunnen puntmutaties met meer precisie in cellulair DNA of RNA worden geïnstalleerd zonder dubbelstrengs-DNA-breuken (DSB’s) te maken, die kunnen leiden tot celdood of genoommutagenese. Het team heeft hier echter een oplossing voor gevonden. De sequentie van de basiseditor die de genetische reparatie ontwikkelt, werd opgesplitst in twee adeno-geassocieerde virussen (AAV’s), wat efficiënter bleek te zijn. “Toen de cel eenmaal was geïnfecteerd met deze twee delen, veranderde deze weer in een enkele reeks van volledige lengte. Vervolgens voerde deze de basisbewerkingstaak uit die we nodig hadden”, vertelt co-eerste auteur Olga Shubina-Oleini, PhD, van het Holt-lab. “Toen we deze allebei in de cellen voegden, gingen we van een nulfunctie naar 100 procent. Dat vertelt me dat we dit alleen maar in meer cellen hoeven in te brengen zodat we meer gehoorfunctie kunnen herstellen”.
Gezien het feit dat wereldwijd 34 miljoen kinderen kampen met gehoorverlies, is het belang van deze doorbraak enorm groot. “Dit onderzoek is erg belangrijk voor de pediatrische gemeenschap hier in het Boston Children’s Hospital en elders, omdat er elk jaar ongeveer 4.000 baby’s worden geboren met genetisch gehoorverlies”, vertelt Jeffrey Holt, senior co-auteur van het onderzoek. “En we denken dat dit een grote stap is, niet alleen op het gebied van gehoorherstel maar ook met het oog op de behandeling van andere genetische aandoeningen”.
Met genbewerking kunnen we het verouderingsproces omkeren
David Liu, een onderzoeker aan het Howard Hughes Medical Institute (HHMI) van de Harvard University heeft samen met zijn team en medewerkers van het National Institute of Health en de Vanderbilt University aanzienlijke vooruitgang geboekt met het corrigeren van de genetische fout die progeria veroorzaakt, een zeldzame ziekte die snelle veroudering en vroegtijdige dood tot gevolg heeft. Ondanks dat het onderzoek nog niet volledig is afgerond, zijn de resultaten wel al zeer veelbelovend.
Ook onderzoekers van het Salk Institute houden zich bezig met het verouderingsproces en hebben eveneens een veelbelovende gentherapie ontwikkeld. Net als Liu’s team hebben zij muizen met progeria geobserveerd, om inzicht te krijgen in moleculaire ‘pathways’ die verband houden met versnelde veroudering. Ze merkten op dat een van de hoofdoorzaken van deze degeneratieve aandoening een mutatie is in het LMNA-gen waarvan bekend is dat het instructies geeft voor het maken van de eiwitten lamin A en lamin C die bestaan uit een bijna identieke reeks aminozuren. Helaas verandert progeria de productie van lamin A in progerine, dat verantwoordelijk is voor vroegtijdige veroudering. Op dit punt zou genbewerking een ideale oplossing kunnen zijn. Het team gebruikte CRISPR-tech om twee synthetische gids-RNA’s te leveren die het Cas9-eiwit naar een specifieke locatie op de DNA-streng leiden om de functionaliteit van progerine uit te schakelen waardoor genetische degeneratie voorkomen wordt. Professor Izpisua Belmonte van het Center of Regenerative Medicine in Barcelona, is optimistisch maar benadrukt dat de behandeling moet worden geperfectioneerd.
“Dit is de eerste keer dat een gentherapie is toegepast om het progeria-syndroom te behandelen. Het zal wat verfijning nodig hebben, maar het heeft veel minder negatieve effecten vergeleken bij andere beschikbare opties. Dit is een veelbelovende ontwikkeling voor de behandeling van progeria”.
Kan genbewerking helpen bij de vroege opsporing en behandeling van autisme?
Wereldwijd wordt bij één op de 160 kinderen een autismespectrumstoornis vastgesteld. Sommigen kunnen zelfstandig leven en hebben een redelijk goede levenskwaliteit, maar veel anderen hebben levenslange ondersteuning en psychosociale interventies nodig. Een vroege diagnose is van belang om zo snel mogelijk met een behandeling te kunnen beginnen. Onderzoekers van de University of North Carolina in Chapel Hill zeggen nu de aandoening te kunnen detecteren voordat de eerste symptomen zichtbaar worden. Het team werkt aan behandelingen voor de kenmerken die het omgaan met deze aandoening steeds uitdagender maken. Een begrip van de genetische basis van autisme is cruciaal voor het ontwikkelen van een mogelijke behandeling.
Het team ontdekte dat een mutatie in het maternale UBE3A-gen het Angelman-syndroom veroorzaakt, een zeldzame neurologische ontwikkelingsstoornis die voorkomt in het autismespectrum. Het gen van de andere ouder dat in onberispelijke staat verkeert maar ‘stil’ of inactief is, zou kunnen worden gebruikt om het maternale UBE3A-gen te vervangen. Op deze manier zou een kind zonder deze geboren kunnen worden. Mark Zylka, directeur van het Neuroscience Center van het UNC, ziet in CRISPR-Cas enorm veel potentieel. “CRISPR-Cas-technologie kan worden gebruikt om genen aan of uit te zetten. Omdat veel gevallen van autisme te wijten zijn aan het verlies van één exemplaar, heb je nog steeds een tweede exemplaar dat functioneel is. En dus zou je een bewerkingsmethode kunnen gebruiken om de functionele kopie zijn werk op een hoger niveau te laten uitvoeren”. Bij deze benadering is in de toekomst echter zeer grote voorzichtigheid van belang. Zoals David Segal, hoogleraar scheikunde aan de University of California, Davis, zegt, “Het idee dat je een foetus zou kunnen behandelen met [een enzym] is nog een onbekend gebied en kan veel risico’s met zich meebrengen. We moeten voorzichtig zijn”.
CRISPR-Cas genbewerking: uitdagingen en toekomstperspectieven
Genbewerking is het afgelopen decennium een van de meest controversiële onderwerpen in de wetenschappelijke wereld geweest. En hoewel er verschillende recente doorbraken zijn, zal de controverse rond deze methodiek voorlopig niet snel afnemen. Aangezien genbewerking nog grotendeels onbekend terrein is, wordt elke stap voorwaarts zeer voorzichtig genomen. Bovendien dragen onduidelijke wetgeving en beleid niet bij aan het goedkeuren van meer onderzoek en een bredere toepasbaarheid. We hebben echter meer informatie en meer onderzoek nodig om te bewijzen dat CRISPR veilig is. Tot dusver zijn de resultaten veelbelovend, en misschien leven we dankzij deze technologie ooit in een ziektevrije wereld, waar ouder worden niet meer synoniem is aan aftakelen en ziek worden.
