Het is geen geheim dat de toekomst van biologie, geneeskunde, landbouw en een hele reeks andere wetenschappen en industrieën wordt geassocieerd met de ontwikkeling van genetische manipulatie. Een van de meest veelbelovende technologieën op dit gebied wordt beschouwd als genbewerking: CRISPR.
Laten we vertrouwd raken: CRISPR
Voor het eerst begonnen ze over de nieuwe technologie te praten in 1987, toen Japanse wetenschappers herhalende groepen sequenties met een onbekend doel vonden in het DNA van E. coli. Ze werden moeilijk genoemd: korte palindrome (lees hetzelfde in beide richtingen) herhalingen, regelmatig gerangschikt in groepen (Clustered Regular Interspaced Short Palindromic Repeats).
Waarom deze fragmenten nodig zijn, werd pas tien jaar later duidelijk. Het bleek dat palindrome herhalingen, die deel uitmaken van het immuunsysteem, een "deel" van het genetisch materiaal opslaan van virussen die eerder door de bacteriën zijn aangetroffen. In het geval van een nieuwe virusaanval, helpt deze "database" de cel om de vijand sneller te herkennen en dienovereenkomstig sneller te vernietigen.
Deze ontdekking wekte niet veel belangstelling bij de bredere wetenschappelijke gemeenschap totdat biologen van de Universiteit van Californië, Jennifer Doudna en Emmanuelle Charpentier, ontdekten dat het mechanisme voor het herkennen en vernietigen van virussen kan worden gecontroleerd. Zoals de auteurs van de ontdekking benadrukten in een wetenschappelijke publicatie in 2012, door een bepaald DNA-fragment kunstmatig in de “database” te introduceren, is het mogelijk om elk geselecteerd genoom overal te knippen. Een jaar later werd de volgende stap gezet: een stukje DNA werd geïnjecteerd in de cel die herstelde na het knippen, dat aan de randen samenviel met het geknipte chromosoom. Tegelijkertijd kon alles zich in het midden bevinden - de cel herkende de vervanging niet en bouwde rustig het "Trojaanse paard" in zijn structuur.
Dit is hoe de mensheid CRISPR ontving, een genoommanipulatietechnologie die alle voorgaande overtreft in termen van beschikbaarheid, nauwkeurigheid en efficiëntie. Het potentieel van de techniek is zodanig dat wetenschappers deze hopen te gebruiken om enkele van de wereldwijde problemen op te lossen.
Promotie video:
Genoeg eten voor iedereen
CRISPR zou bijvoorbeeld de dreiging van voedseltekorten permanent kunnen elimineren en de landbouw en voedselverwerking naar een heel nieuw niveau kunnen tillen. Experimenten in deze richting zijn al aan de gang.
Aan de University of California in Berkeley wordt een soort cacaoboon ontwikkeld die niet bang is voor ziektes en schimmelinfecties. DuPont Pioneer, met het hoofdkantoor in Des Moines, Iowa, heeft aangekondigd dat het in 2020 een herziene maïshybride zal lanceren. En Chinese wetenschappers zijn er al in geslaagd om CRISPR te gebruiken om de rijstopbrengst te verhogen en hebben tegelijkertijd een koudebestendig varkensras ontwikkeld dat het goed doet in varkensstallen zonder verhitting.
Met behulp van CRISPR-technologie kan ik ervoor zorgen dat mannetjes niet meer in de muggenpopulatie worden geboren. Zelfs Bill Gates raakte hierdoor geïnteresseerd: hij stelde voor dat wetenschappers natuurlijke pesticiden en herbiciden in planten introduceren, wat zou moeten leiden tot een toename van de opbrengst en een betere opslag ervan, en zelfs tot verlaging van de kosten van het onderhoud van de plant.
Misschien is het enige dat voorkomt dat genetisch gemodificeerde producten de schappen in winkels en in onze koelkasten overnemen, de publieke opinie. Mensen zijn bang voor producten die naar hun mening onnatuurlijk worden verkregen, en zijn bereid exorbitante prijzen te betalen voor het zogenaamde natuurlijke voedsel, verbouwd zonder enige chemische toevoegingen of andere ingrepen. De recente ontdekking door een groep wetenschappers van de St. Petersburg State University en het Instituut voor Moleculaire Biologie in Straatsburg kan echter het vertrouwen schudden in wat als natuurlijk en natuurlijk moet worden beschouwd. Na enkele honderden plantensoorten te hebben bestudeerd, ontdekten ze genetisch gemodificeerde organismen die door de natuur zelf waren gecreëerd. Onder hen waren de naaste verwanten van tabak, zoete aardappelen, pinda's, walnoten, thee, veenbessen, hop … Zoals de co-auteur van de ontdekking benadrukte,Professor Tatyana Matveeva: "Ons onderzoek heeft aangetoond dat de mensheid gedurende zijn geschiedenis voortdurend met GGO's te maken heeft gehad."
Ziekten worden voor de geboorte genezen
Maar artsen toonden veel meer belangstelling voor de nieuwe techniek. In geen enkele andere industrie zou genbewerking zo wijdverspreid en zo gunstig kunnen zijn als in de geneeskunde.
De eerste poging ter wereld om het genoom van een volwassene te bewerken, werd in 2017 in Californië gedaan. Het experiment stemde toe om deel te nemen aan de 44-jarige Brian Mado, die lijdt aan mucopolysaccharidose type II (Hunter's syndroom), waardoor hij al 26 operaties heeft ondergaan. De man zou gaan trouwen en zo lang mogelijk bij zijn uitverkorene wonen, en besloot daarom tot een ongebruikelijke behandeling: het ontbrekende gen halen. Als dit lukt, zouden meer dan 10 duizend mensen hoop op herstel vinden (dit is het aantal mensen op aarde met het Hunter-syndroom). Helaas waren de berekeningen van de artsen niet gerechtvaardigd en was er geen doorbraak in de geneeskunde.
Veel effectiever was de impact op het genoom van een zich nog steeds ontwikkelend organisme, dat werd uitgevoerd door een wetenschapper uit China Jiankui He. Afgelopen november schokte hij de wereld met de aankondiging van de geboorte van de eerste door het genoom bewerkte kinderen - tweelingmeisjes Lulu en Nana. De kunstmatige mutatie maakte ze immuun voor hiv. Er werd besloten om zijn toevlucht te nemen tot bewerken, omdat de vader van de meisjes, wiens naam verborgen is achter het pseudoniem Mark, geïnfecteerd is.
Verschillende klinieken die gespecialiseerd waren in vruchtbaarheidsproblemen toonden onmiddellijk interesse in het project van de Chinese wetenschapper: hun managers redeneerden dat veel ouders hun kroost zouden willen verzetten tegen de "plaag van de 20e eeuw". Maar met behulp van genbewerking is het mogelijk om de mensheid niet alleen van HIV te redden, maar ook van sikkelcelanemie, borst- en eierstokkanker en nog veel meer ernstige ziekten.
Het stokje van He is al onderschept door een medewerker van het Moskou Wetenschappelijk Centrum voor Verloskunde, Gynaecologie en Perinatologie, genoemd naar academicus V. I. Kulakova Denis Rebrikov. Hij gaat het genoom van de bevruchte embryo's van vijf aangeboren dove stellen bewerken, zodat kinderen het probleem van hun ouders niet erven. Denis Rebrikov is al begonnen met werken: hij voert genetische bewerking uit in eieren die zijn genomen van een vrouw met een normaal gehoor - dit is nodig om mogelijke bijwerkingen te bestuderen en te voorkomen. De resultaten van de experimenten die Rebrikov beloofde te publiceren. Tot nu toe heeft een van de vermeende vijf gehuwde stellen toestemming gegeven voor deelname aan verdere experimenten.
Een beschaving van "kunstmatige" mensen?
De wetenschappelijke wereld en het grote publiek waren op hun hoede voor het bewerken van embryo's. Vooral de pionier, Jiankui He, kreeg veel kritiek. Iemand sprak over de ontoelaatbaarheid van experimenten op mensen, iemand zei dat de CRISPR-technologie nog niet was ontwikkeld en dus onveilig. Maar een van de belangrijkste, hoewel niet uitgesproken, redenen is dat er maar één stap is van het verstoren van het genoom van het embryo voor therapeutische doeleinden naar het creëren van 'designerbaby's' met duidelijk gedefinieerde parameters van uiterlijk, intelligentie, psychotype … En dit, zoals ze zeggen, een heel ander verhaal, waarin tot nu toe meer vragen dan antwoorden zijn.
Wat als de ouders het ongeboren kind op een volledig waanvoorstelling willen 'stemmen' - om hem de gelaatstrekken van Michael Jackson te geven of engelenvleugels op zijn rug te laten groeien? Wie zal het recht van ongeboren kinderen om zichzelf te zijn verdedigen? Zullen "kunstmatige" mensen worden beschouwd als volwaardige leden van de samenleving? Als genetisch ontwerp aanvankelijk niet voor iedereen beschikbaar is, zal dit dan niet leiden tot een opdeling van de samenleving in "verbeterde" rijken en natuurlijke (lees - "slechtste") armen? Of kasten die oorspronkelijk bedoeld waren om een bepaalde taak te vervullen, zoals in Brave New World van Aldous Huxley?
Het enige dat nu kan worden gezegd, is dat 'designer'-baby's nog steeds een fantasie zijn. Het huidige niveau van genetische technologie laat geen correcte aanpassing toe van veel genen die verantwoordelijk zijn voor intelligentie, aanleg voor muziek of schilderen, fysieke kracht en uithoudingsvermogen. Het lijdt echter geen twijfel dat de dag zal komen dat dit mogelijk zal zijn. En dan zullen onze nakomelingen ongeëvenaarde ethische problemen moeten oplossen, nieuwe wetten moeten opstellen en ernaar moeten leven in een samenleving die nu totaal onvoorstelbaar is, bewerkt op genniveau.
Tijdschrift: Secrets of the 20th century №51. Auteur: Svetlana Yolkina
