We spraken CRISPR-pionier Feng Zhang over de toekomst van genetische manipulatie

Zhang is op zoek naar nog krachtigere en preciezere manieren om genen aan te passen.

|
24 maart 2016, 8:59am

Toen Feng Zhang als kind voor het eerst Jurassic Park zag, werd hij geraakt door het idee dat biologie misschien wel te programmeren is, net als een computer. Vandaag de dag is hij een kernlid van de Broad Institute van MIT en Harvard en mede-uitvinder van CRISPR/cas9, een krachtig nieuw systeem om genen aan te passen waarmee wetenschappersgenetische code kunnen herschrijven.

De afgelopen jaren is het gebruik van CRISPR geëxplodeerd. Alle vijf de winnaars van de prestigieuze Canada Gairdner International Award die woensdag werden gehuldigd, werkten aan CRISPR. Het winnen van een Gairdner wordt vaak een voorloper van het winnen van een Nobelprijs genoemd.

Na een ontbijt in Toronto om Zhang en de andere winnaars te feliciteren, zat ik met hem in de lege balzaal om te praten over CRISPR en de toekomst van de techniek.

Feng Zhang, 34, is de jongste lableider bij het Broad Institute. Foto: Len Rubenstein/Broad Institute Communications

"Het veld is nog erg jong," zei Zhang, een neurobioloogdie ondertussen gewend is aan grensverleggend werk: hij is ook een van de mede-uitvinders van optogenetica, een techniek die wetenschappers gebruiken om hersencellen aan en uit te zetten met licht. Onderzoekers werken al decennia met CRISPR in bacteriën (het werd gezien als een manier om betere yoghurt te maken), maar de mogelijkheden voor menselijke cellen zijn pas sinds 2012 bekend. Om nu al een Gairdner te krijgen voor dit werk, terwijl het veld nog zo jong is, "is echt ongelofelijk," vertelt hij me. Het is ook tekenend voor het enthousiasme rond deze technologie.

CRISPR is in feite een enzym dat DNA knipt als een schaar en een stukje gids-RNA die de schaar op de juiste plek neerzet. Of CRISPR de mensheid ten goede zal komen, hangt ervan af wie je het vraagt. Sommigen zeggen dat het nieuwe behandelingen tegen ziekten, sterkere gewassen om een hongerige planeet te voeden en zeer nodige schone brandstoffen zal brengen. Anderen vrezen dat CRISPR het begin is van een dystopisch tijdperk van designer baby's en genetisch gemodificeerde mensen.

Wetenschappers gebruiken het om nieuwe behandelingen tegenspierdystrofie en HIVte vinden en dodelijke kanker beter te begrijpen. Maar CRISPR is ook al gebruikt om genetisch gemanipuleerde 'microbiggen' en supergespierde hondente maken. In 2015 kondigde een team in China aan dat ze CRISPR gebruikt hadden om (niet-levensvatbare) menselijke embryo's aan te passen. Weer anderen praten over het terugbrengen van de mammoet, want waarom niet?

Zhang in het lab. Foto: Justin Knight

CRISPR wordt vaak vergeleken met knippen en plakken in een tekstverwerker en is zo simpel dat zelfs doe-het-zelf biohackers het gebruiken. Iedereen met een basiskennis van moleculaire biologie en een fatsoenlijk lab kan het in theorie gebruiken om genetische code te herschrijven.

"CRISPR heeft genetische aanpassing gedemocratiseerd," vertelt Zhang.

Zhang hoopt dat CRISP ons zal helpen om psychiatrische afwijkingen zoals depressie, schizofrenie, autisme en Alzheimer beter te begrijpen. Dat zijn moeilijke aandoeningen om te onderzoeken in proefdieren en medicijnontwikkeling loopt achter. "Als het mechanisme van ziekten onduidelijk is, is het moeilijk om medicijnen te ontwikkelen," zegt hij. "Met CRISPR kunnen we de genetische basis van ziekten beginnen te begrijpen."

Hij werkt aan manieren om genetische aanpassingen preciezer te maken. "We proberen ons te laten inspireren door de natuur," vervolgt hij. "Veel organismen hebben interessante techniek geëvolueerd om DNA te repareren, los van CRISPR." Hij is geïnteresseerd in het vinden van enzymen die RNA targeten in plaats van DNA, wat een manier is om te vermijden dat jeoverdraagbare of permanente veranderingen in het menselijke genoom maakt.

We zijn nog niet op een punt waarop we genetische aanpassing direct op patiënten kunnen gebruiken, maar die dag komt nog. Eind 2015 rapporteerden wetenschappers van de Great Ormond Street Hospital for Children in Londen over een experimentele methode die ze gebruikt hadden om een kind met terminale leukemie te behandelen. Ze pasten hiervoor genen in immuuncellen aan om haar kanker aan te vallen, en brachten deze genetisch gemodificeerde cellen bij de baby in. Dankzij deze versterking van haar immuunsysteem konden de artsen een beenmergtransplantatie uitvoeren, waardoor ze uiteindelijk naar huis mocht.

Later dit jaar hopen ze een klinische trial uit te voeren.

Toen ik hem vroeg of hij zich zorgen maakte over het gebruik van CRISPR leek Zhang niet al te ongerust. Hij legt zijn vertrouwen bij de wetenschappelijke gemeenschap. "Het zijn ernstige onderwerpen waar we mee moeten omgaan," gaf hij wel toe. Onjuist gebruik van de technologie zou tot "onwenselijke" gevolgen kunnen leiden (al ging hij niet verder in op welke precies).

Wetenschappers waren voldoende bezorgd om afgelopen december in Washington samen te komen om te praten over de ethiek van hun werk. Voorlopig hebben ze als gevolg van die bijeenkomst besloten om het gebruik van CRISPR op menselijke embryo's nog even uit te stellen. "Ondanks de verschillen in cultuur, was een opmerkelijke mate van overeenstemming," vertelt Zhang. "Iedereen is het erover eens dat we voorzicht moeten zijn."

Desondanks zijn wetenschappers het niet altijd met elkaar eens, en overheden kunnen ineens zelfstandig beslissingen maken. In het Verenigd Koninkrijk zijn 'baby's met drie ouders' – een gemodificeerde versie van IVF die bepaalde ziekten kan genezen – goedgekeurd. Die baby's zouden veranderingen kunnen doorgeven aan de volgende generatie; erfelijke veranderingen die later niet meer teruggedraaid kunnen worden. De eerste baby geboren uit deze behandeling zou later dit jaar al geboren kunnen worden.

Als sommige landen in de toekomst besluiten om genetische aanpassing in menselijke embryo's toe te staan, of zelfs de selectie van bepaalde eigenschappen – kleur ogen, lengte, intelligentie – dan is dat moeilijk tegen te houden. Biologen en ethici spreken nu al hun zorgen uit over een wereld van genetische bevoordeelde en genetisch benadeelde kinderen voor wie het wel of niet kan betalen.