Donderdag 02/12/2021

Wetenschap

Uitvindster DNA-hacking krijgt schrik

Jennifer Doudna, de pionier die knutselen met DNA mogelijk maakte.
Jennifer Doudna, de pionier die knutselen met DNA mogelijk maakte. "Ik wil dat mijn techniek echt mensen helpt."Beeld rv

Als kind voelde ze zich 'een beetje een freak', vandaag ziet Jennifer Doudna (51) hoe haar kolossale doorbraak ook een monster van Frankenstein baart. De uitvindster van een 'knutselset' die van DNA verbouwen kinderspel maakt, bevindt zich plots in een ethische en commerciële oorlog, en is bevreesd voor de ontwikkeling van super-embryo's.

"Het seksistische idee leeft dat mannen tegen veel regeltjes zijn om het onderzoek te vrijwaren, terwijl vrouwen bezorgd zijn om ethische en morele gevolgen op de toekomst van de mensheid en de natuur. Als we ons op die clichés baseren, raken we er echt niet uit." Dat schrijft professor genderstudies Charis Thompson (University of California) nu in een opiniestuk in Nature over wat wetenschappers ondertussen de 'CRISPR/Cas9'-oorlogen noemen.

CRISPR/Cas9 is een van de meest monumentale doorbraken in de biologie: een moleculaire 'knutselset' waarmee biologen met DNA doen wat wij in een Word-document doen: knippen en plakken. De methode, ook wel DNA hacken genoemd, geeft de mens een ongezien werktuig om ziektes, van kanker, malaria en aids tot het downsyndroom, de wereld uit te helpen. Maar ze is ook al gebruikt om menselijke embryo's 'bij te werken' en je kunt er volledige dieren- en plantenpopulaties voor altijd mee veranderen. Het genetische 'Bob de Bouwer'-pakket is dan ook veel eenvoudiger, goedkoper en preciezer dan voorgangers en werkt voor zo ongeveer alles, van muizen en tarwe tot dus ook mensen.

Daarom is een verhit debat ontstaan. Terwijl iedereen CRISPR/Cas9 omarmt om ziektes aan te pakken en de tot nu slabakkende gentherapie echt haalbaar te maken, leeft de vrees dat het ook ingezet wordt om genen in menselijke embryo's, eicellen of sperma zo te veranderen dat de aanpassingen doorgegeven worden aan volgende generaties. Een griezelig toekomstbeeld met elite-bevolkingsgroepen met een 'verbeterde' intelligentie of schoonheid, doemt op.

Na de zomer organiseren de Amerikaanse National Academy of Sciences en de National Academy of Medicine dan ook een internationale overlegronde voor wetenschappers, ethici en politici. Bedoeling is een akkoord te vinden over de vraag of het onderzoek met CRISPR/Cas9 bij de mens al dan niet moet worden stopgezet. En hoe dat dan wel zou kunnen worden afgedwongen.

Onder biotechbedrijven is ondertussen een helse race bezig om als eerste met de beste therapeutische toepassing te komen. Risico-investeerders pompen tientallen miljoenen in start-ups. Een derde CRISPR/Cas-oorlog draait om de patenten.

Jennifer Doudna, de CRISPR/Cas9-pionier, had zich niet kunnen voorstellen dat ze in zulke heftige stormen zou terechtkomen. "Toen ik hieraan begon, dacht ik: 'Dit is het meest obscure waar ik ooit aan heb gewerkt'", zegt ze tegen The New York Times. Het was wetenschap in de meest pure vorm: uitvissen waarom en hoe een biochemisch proces zich voltrekt in vreemde bacteriën, zonder enig idee over een nuttige toepassing.

Tegen die tijd had de briljante biochemicus al een uitmuntende carrière. "Doudna was altijd al een topper", zegt Thomas Cech (University of Colorado), de Nobelprijswinnaar bij wie ze onderzoek deed. "Nieuwe onderwerpen schrikken haar niet af en ze heeft een talent voor ontdekkingen." Een gevolg van haar bereidheid om verloren te lopen.

Aanvallers uitgeschakeld

Dat leerde ze in Hawaï, waar ze opgroeide. Als groot blond meisje met blauwe ogen voelde ze zich daar een freak tussen de kinderen van Polynesische en Aziatische afkomst. Maar haar ervaringen wakkerden ook de fascinatie aan voor de natuurlijke diversiteit. Als geïsoleerd kind van Amerikaanse professoren verslond ze boeken en deed ze niets liever dan zonder plan of kompas ronddwalen in de regenwouden, waar ze zich verbaasde over de natuurlijke rijkdom.

In de zomers werkte ze in het lab van een bevriende bioloog die paddenstoelen bestudeerde en als tiener erfde ze van haar aan cryptogrammen verslingerde vader de goesting om zomaar, voor de sport, een vraagstuk op te lossen. Eén les op de middelbare school deed haar definitief voor wetenschap kiezen. Doudna: "Een onderzoekster legde uit hoe gezonde cellen kankercellen worden. Ik was helemaal van de kaart. Ik wilde haar zijn."

Na haar studies biochemie in Californië en Harvard belandde Doudna bij haar mentor, Jack Szostak, die later een Nobelprijs won. Hij wijdde haar in in de geheimen van RNA, de molecule die de 'instructies' voor ons DNA draagt. Doudna kwam via een ongewone weg tot een belangrijk inzicht. Er volgde een prestigieuze prijs en ze werd gecontacteerd door een onderzoeker die het DNA onderzocht van bepaalde microbes. Die hadden in hun DNA ongewone stukken genetische code die zich telkens herhaalde: clustered regularly interspaced short palindromic repeats. Of CRISPR.

Niemand wist waarom die stukken zich herhaalden. Doudna stortte zich op het vraagstuk en ontdekte dat de bacteriën DNA van virussen waardoor ze zijn aangevallen, kopiëren. Wanneer ze nog eens worden aangevallen, herkennen ze het virus en knippen ze het stuk DNA weg, waardoor het onschadelijk wordt. Straf. Maar nog altijd obscuur.

Met de Franse microbiologe Emmanuelle Charpentier (Umea University) en twee studenten ging Doudna verder op zoek. Een elegante combinatie van redeneren en experiment leidde tot een eureka-moment. Blijkbaar kunnen twee stukken RNA samen met een eiwit gemaakt door de bacterie Cas9 DNA knippen op iedere plek. Het RNA is de 'haak' die je op de juiste plek in het DNA slaat, Cas9 is het mes waarmee je knipt. Waarop je stukken DNA kunt weghalen of er andere kunt bijplakken zoals een filmmonteur. In 2012 publiceerden ze de techniek, in 2013 kwam het bewijs dat het ook in menselijke cellen werkt.

Op dat moment wist Doudna dat ze een van haar grootste zorgen kon opbergen, namelijk dat wetenschap onvoldoende mensenlevens verbetert. CRISPR/Cas9 zal dat zeker doen. Nu al zijn er successen voor taaislijmziekte en sikkelcelanemie.

Maar Doudna moet ook het hoofd bieden aan de duistere kant van de ontdekking, die ze op twee terreinen lastig onder controle krijgt: de patentenoorlog die draait om de zeer lucratieve effecten van de vondst, en de ethische implicaties van de toepassingen. "Gelukkig is ze door haar jeugd op Hawaï sterk en gehard. Ze kan veel druk aan", zegt haar man Jamie Cate, met wie ze een zoon, Andrew (12), heeft.

In de patentenoorlog kan Doudna niet veel doen. Collega's publiceerden in 2013 vier weken voor haar team over CRISPR/Cas9 en claimen de buit, al blijkt dat zij zonder de inzichten van Doudna en Charpentier geen resultaten hadden geboekt. Beide kampen hebben concurrerende bedrijven opgericht. "Ik wil dat CRISPR/Cas9 echt mensen helpt. Het zou jammer zijn dat we hierdoor vertraging oplopen", zegt Doudna.

In het ethische debat gaat het allemaal net te snel. Chinese teams hebben apen en menselijke embryo's met de techniek 'verbeterd' en biologen waarschuwen voor wat ze 'genetic drive' noemen. Het komt erop neer dat de met CRISPR/Cas9 aangepaste genen zich snel over een hele populatie kunnen verspreiden tot ieder individu de 'gecorrigeerde' versie heeft.

In de strijd tegen malaria opent dat nieuwe horizonten, maar wetenschappers waarschuwen voor wat er gebeurt wanneer biologen met minder gerichte of zelfs slechte intenties dier- of plantensoorten wijzigen. "De mogelijkheid om ecosystemen op die manier bij te sturen, verandert onze relatie met de natuur fundamenteel", schrijft collega George Church (Harvard).

Niet te stoppen

"De techniek circuleert en om het even wie met slechts een basisopleiding moleculaire biologie kan ze toepassen. Zo kun je ingrijpen op de natuurlijke evolutie. Een angstaanjagend idee", zegt Doudna. Net daarom lobbyt ze hard voor internationaal overleg en afspraken. Maar als insider weet ze : "Je kunt basisonderzoek, zelfs op embryo's, niet stoppen, zelfs al zou je dat willen."

Ondertussen moet Doudna ook wennen aan haar nieuwe sterrenstatus. Time zette haar samen met Charpentier op de lijst van de honderd meest invloedrijke mensen. Ze heeft de ene na de andere haai in Sillicon Valley aan de lijn en adviseert sfschrijvers en filmmakers in Hollywood. Cameron Diaz kent Doudna alvast, want die was er toen zij en Charpentier eind vorig jaar de Breakthrough Prize van drie miljoen dollar kregen op een Oscar-achtig event. Sergey Brin (Google) en Mark Zuckerberg sponsoren en die laatste noemt Doudna 'een heldin'. En passant wordt Doudna ook als rolmodel voor vrouwen in de wetenschap naar voor geschoven. Gevraagd naar haar geheim, zegt ze: "Ik heb een geweldige partner met wie ik de taken verdeel." Geen sprake van het seksisme dat door het ethische debat waart.

Meer over

Nu belangrijker dan ooit: steun kwaliteitsjournalistiek.

Neem een abonnement op De Morgen


Op alle artikelen, foto's en video's op demorgen.be rust auteursrecht. Deeplinken kan, maar dan zonder dat onze content in een nieuw frame op uw website verschijnt. Graag enkel de titel van onze website en de titel van het artikel vermelden in de link. Indien u teksten, foto's of video's op een andere manier wenst over te nemen, mail dan naar info@demorgen.be.
DPG Media nv – Mediaplein 1, 2018 Antwerpen – RPR Antwerpen nr. 0432.306.234