Zijn we op het punt gekomen waarop het veilig is om baby’s genetisch te bewerken?

Een verbeterde versie van de DNA-bewerkingsmethode CRISPR laat veelbelovende resultaten zien voor het genetisch bewerken van menselijke embryo’s. Een belangrijk probleem blijft echter onopgelost.

In 2018 onthulde een Chinese onderzoeker dat hij met behulp van CRISPR drie baby’s genetisch had bewerkt. Dit was tegen de regels en vrijwel alle biologen over de hele wereld keurden zijn daad af. Het belangrijkste bezwaar was niet dat het genetisch bewerken van baby’s op zich verkeerd is, maar dat de gebruikte CRISPR-techniek niet veilig was. De methode bracht een zeer groot risico op schadelijke mutaties met zich mee.

Nu heeft een team in de Verenigde Staten een verbeterde vorm van CRISPR ontwikkeld om het DNA van gezonde embryo’s aan te passen. Ze toonden aan dat deze techniek geen ongewenste mutaties veroorzaakt.

LEES OOK

De beste ideeën van de 21e eeuw: epigenetica

Het eerste kwart van deze eeuw zit erop. Sinds de eeuwwisseling zijn we dankzij de wetenschap veel te weten gekomen over onszelf, het heelal en onze p ...

Zijn we nu dan op het punt gekomen waarop we het gebruik van de techniek toe kunnen staan? Het antwoord is nee. Er blijft een groot obstakel bestaan: we weten niet of élke cel van een embryo succesvol wordt bewerkt.

Knippen en plakken

Ons DNA bestaat uit twee strengen. De eerste vorm van CRISPR maakt gebruik van een eiwit genaamd Cas9. Dat eiwit bindt zich aan een stukje gids-RNA dat het eiwit helpt om een specifieke plek in het genoom te vinden. Eenmaal daar knipt Cas9 door beide DNA-strengen heen. Wanneer een cel de schade probeert te herstellen, komen er vaak fouten in het DNA. De doorgeknipte uiteinden van het DNA koppelen dan op de verkeerde plaatsen weer aan elkaar. Dit leidt tot mutaties en chromosomale afwijkingen. Een klein foutje kan hele genen uitschakelen.

Inmiddels hebben biologen veel verbeterde vormen van CRISPR ontwikkeld. Zo veranderen CRISPR-base-bewerkers alleen één DNA-letter in een andere. Ze knippen tijdens dat proces slechts één DNA-streng door. Met basebewerking kun je dus nauwkeurige reparaties uitvoeren, met een veel kleinere kans dat er iets misgaat.

De techniek heeft al levens gered. Er lopen momenteel meerdere onderzoeken, bijvoorbeeld om de techniek te testen als behandeling voor aandoeningen die leiden tot een zeer hoog cholesterolgehalte.

Perfectioneren

Het bewerken van DNA van embryo’s is heel iets anders dan het behandelen van ziekten. Bij volwassenen is het niet erg als de genbewerking niet in elke cel perfect werkt. Vaak hoeft bijvoorbeeld slechts een vijfde van de cellen in de lever succesvol te worden bewerkt om een ziekte te behandelen. Bij een menselijk embryo moet genbewerking echter wel perfect werken, omdat uit dat embryo alle cellen in het lichaam zullen ontstaan.

In 2017 bracht een team in China veelbelovende resultaten naar buiten. Ze voerden een kleinschalig onderzoek uit met menselijke embryo’s die tijdens ivf vanwege afwijkingen niet waren gebruikt. Het team ontdekte dat basebewerking in bijna elk embryo de gewenste baseverandering teweegbracht, met zeer weinig onbedoelde veranderingen.

Nu hebben celbioloog Dieter Egli van Columbia-universiteit in de VS en zijn collega’s een groter onderzoek uitgevoerd met gezonde tweecellige embryo’s die door ouders zijn gedoneerd. Zij vonden vergelijkbare resultaten. Het team probeerde twee veranderingen in het DNA aan te brengen. De ene werd in driekwart van de cellen succesvol doorgevoerd, zonder ongewenste veranderingen. De andere verandering werkte slechts in ongeveer de helft van de cellen en veroorzaakte vaak ongewenste veranderingen. Het team deelde de resultaten van hun onderzoek op de website BioRxiv, waar onderzoekers hun werk kunnen delen nog voordat het is beoordeeld door onafhankelijke experts.

De onderzoekers denken dat de ene manier beter werkte dan de andere doordat ze andere gids-RNA’s gebruikten. Met een beter ontwerp van gids-RNA’s en grondigere testen zou het volgens hen mogelijk moeten zijn om ongewenste effecten te voorkomen.

Mozaïekprobleem

Het grootste probleem is dat het bewerken van de DNA-basen niet in elke cel van elk embryo werkte. Dit verschijnsel heet mozaïcisme. Als een mozaïekembryo zich ontwikkelt tot een kind, zullen niet alle cellen in het lichaam de beoogde verandering vertonen. Dat betekent dat het kind nog steeds de ziekte kan krijgen die de genbewerking juist had moeten voorkomen. De drie Chinese kinderen met bewerkte genen zijn mogelijk alle drie mozaïekgevallen.

Het lastige is dat er momenteel geen manier is om er zeker van te zijn dat genbewerking bij alle cellen van een embryo gelukt is. Wanneer het risico bestaat dat kinderen een ernstige ziekte erven, kunnen onderzoekers één cel uit ivf-embryo’s halen voor genetisch onderzoek. Dit zouden ze ook bij genetisch bewerkte embryo’s kunnen doen, maar als de basebewerking bij een deel van de cellen is gelukt, dan heeft het weinig zin om één cel te testen.

Hoewel deze nieuwste resultaten veelbelovend zijn, zullen ze geen enkele regelgevende instantie ervan overtuigen dat het nu veilig is om genbewerking bij embryo’s toe te passen. Eerst zullen onderzoekers het mozaïekprobleem moeten oplossen.

Bewerking en bevruchting

Hoe? Een mogelijke manier kan zijn om genetisch bewerkte zaadcellen of eicellen te gebruiken. Als de bewerking plaatsvindt voordat een eicel wordt bevrucht en zich begint te delen, zal er geen mozaïekvorming optreden.

Dat hebben onderzoekers met menselijke cellen nog nooit gedaan. Maar een dergelijke aanpak kan ons in de toekomst op het punt brengen waarop we kinderen veilig genetisch kunnen bewerken. Of we dat ook moeten doen, is een heel andere vraag.