CRISPR-Cas - nauwkeurige aanpassing van DNA

Dossier

CRISPR-Cas - nauwkeurige aanpassing van DNA

CRISPR-Cas is een nieuwe technologie die het mogelijk maakt om erfelijk materiaal van virussen, bacteriën, cellen, planten en dieren op relatief eenvoudige wijze, zeer nauwkeurig en efficiënt te veranderen. Dit kan door het aanbrengen van genetische veranderingen die leiden tot veranderde eigenschappen, of het toevoegen van geheel nieuwe genetische informatie.

De CRISPR-Cas-techniek staat momenteel in de politieke belangstelling vanwege de vele mogelijke toepassingen voor plant, mens en dier.

Vragen en antwoorden over CRISPR-Cas

Wat betekent CRISPR-Cas?

  • CRISPR - Clustered Regularly Interspaced Palindromic Repeats
  • Cas – CRISPR-associated genes & proteins

Het is aanwezig in het genoom van 40% van de bacteriën en 85% van de Archaea (oerbacteriën). CRISPR-Cas is een anti-virus systeem van bacteriën en archaea en er is een enorme diversiteit aan CRISPR-Cas systemen.

Onderzoeker Ruud de Maagd legt het zo uit: "‘Vroeger moest je voor elke genetische aanpassing een ander eiwit ontwerpen, je moest als het ware voor elke reis een nieuw Tomtom-systeem maken. Met CRISPR/Cas kun je steeds dezelfde Tomtom gebruiken en hoef je alleen maar een ander adres in te kloppen."

Hoe kunnen we CRISPR-Cas nuttig inzetten?

Je kunt bijvoorbeeld infectieziekten zoals malaria voorkomen bij de mens, door malariamuggen genetisch aan te passen.

Ook ziekten bij dieren kunnen voorkomen worden. Zo is de Afrikaanse varkenspest dodelijk voor gedomesticeerde varkens, terwijl bosvarkens nauwelijks symptomen vertonen. Door dit gen in te bouwen kun je gedomesticeerde varkens resistent maken.

Aangeboren afwijkingen kunnen voorkomen worden en in de veehouderij kan dierenwelzijn verbeterd worden met bijvoorbeeld hoornloze koeien.

In planten kan de productie van inhoudsstoffen zoals vetten en oliën, heel nauwkeurig worden bijgestuurd, zodat de planten de beste inhoudsstoffen maken. En in tarwe kunnen gluten zó aangepast worden dat ook coeliakie-patiënten veilig tarwe en tarweproducten kunnen eten.

Ook kun je een bepaald gen uitzetten. Door het uitschakelen van het gen CD163 hebben varkens geen last meer van het PRRS-virus, een luchtweginfectie. Bij planten kun je genen uitzetten die ze vatbaar maken voor ziektes. Zo kun je bijvoorbeeld aardappelrassen ontwikkelen die ongevoelig zijn voor phtophthora, zodat boeren minder vaak genoodzaakt zijn om ziektes chemisch te bestrijden.

Zie ook de presentatie van Martien Groenen, hoogleraar Animal Genomics:

Waar loop je tegenaan in het onderzoek?

Met CRISPR-Cas kun je gericht veranderingen aanbrengen in een genoom. Daarvoor moet je wel precies weten welke verandering je aan wilt brengen. Het merendeel van de kenmerken waar bijvoorbeeld bij fokkerij op wordt geselecteerd, wordt aangestuurd door honderden genen. Er zijn zeer weinig kenmerken waarvoor één enkele specifieke mutatie verantwoordelijk is, zoals bijvoorbeeld hoornloosheid.

Er zijn verschillende situaties:

  • genetische variant komt met lage frequentie voor in de populatie (bijv. bij hoornloze koeien)
  • genetische variant met positief effect bekend uit andere soort
    (bijv. Afrikaanse varkenspest: dodelijk voor gedomesticeerde varkens, terwijl bosvarkens nauwelijks symptomen vertonen. Door dit gen in te bouwen kun je gedomesticeerde varkens resistent makenresistente varkens)
  • Genetische variant komt (zover bekend) niet voor
    (bijv. door het uitschakelen van het gen CD163 hebben varkens geen last meer van het PRRS-virus, een luchtweginfectie)

Wat zijn de risico's?

Er is veel debat over de risico’s van deze nieuwe veredelingstechnieken. Er is vooral zorg over de onbekende langetermijneffecten van de technieken. Laboratoria nemen allerlei veiligheidsmaatregelen om te voorkomen dat materiaal het lab kan verlaten. Met het werken onder streng gecontroleerde omstandigheden de risico’s zoveel mogelijk beperkt.
Daarnaast is er de zorg dat niet alleen grote bedrijven van de nieuwe technieken profiteren, maar ook kleine boeren. Dit inclusiviteitspricincipe speelt ook bij andere (klassieke) veredelingstechnieken.
Sommige bedrijven proberen de claim ‘natuurlijk’, waar in de marketing veel waarde aan wordt gehecht, ook voor producten te laten gelden die het resultaat zijn van nieuwe verdelingstechnieken. Deze ethische discussie wordt breed gevoerd, bijvoorbeeld vanuit het Europese project Synergene, waarin het Rathenau instituut de discussie organiseert.

Lees meer:

Is Crispr-Cas een techniek die ook bij dieren kan worden gebruikt?

Ja, dat kan. Met gene editing kun je snel en efficiënt bepaalde gewenste eigenschappen inbrengen in een populatie. Het gaat dan om eigenschappen die van nature ook al voorkomen of die ook spontaan zouden kunnen ontstaan. Denk bijvoorbeeld aan hoornloosheid bij koeien. Dat komt bij bepaalde rassen van nature voor. Met behulp van gene editing zou je het gen voor hoornloosheid in een populatie kunnen inbrengen. Daarmee zou je bijdragen aan meer dierenwelzijn. Nu worden de hoorns bij kalfjes nog weggebrand, omdat de dieren elkaar anders kunnen verwonden.

Andere mogelijkheden zijn:

  • Het uitbannen van de zogeheten ‘berengeur’, zodat mannetjesbiggen niet meer gecastreerd hoeven te worden.
  • Het voorkomen van bepaalde ziekten bij dieren. Denk bijvoorbeeld aan de Afrikaanse varkenspest. Er zijn bepaalde soorten zwijnen die nauwelijks symptomen hebben, terwijl het virus vaak dodelijk is bij gedomesticeerde varkens en wild zwijn. Het Roslin Instituut in Edinburgh heeft met behulp van gene editing een gedomesticeerd varken ontwikkeld dat bestand is tegen de Afrikaanse Varkenspest.

Toch zijn voor de fokkerij de mogelijkheden nog relatief beperkt. Vrijwel alle kenmerken die van belang zijn bij fokkerij - zoals gezondheid, productiviteit en efficiëntie - zijn kwantitatief. Dat wil zeggen dat er niet één of maar een paar genen in het spel, maar een heleboel die stuk voor stuk maar een klein effect hebben.

’Op den duur kan CRISPR-Cas ook bijdragen aan de fokkerij’, verwacht Martien Groenen, hoogleraar Animal Breeding & Genomics, al plaatst hij er direct een kanttekening bij. ‘In de fokkerij gaat het erom de balans te vinden tussen verschillende eigenschappen, zoals melkgift, groei of ziekteresistentie. Focussen op één verandering betekent vaak dat je inlevert op andere punten. Om een nieuwe eigenschap binnen een redelijke termijn in te bouwen zonder inteelt te veroorzaken, moet je duizenden dieren veranderen om geen andere eigenschappen te verliezen. Dat is heel erg bewerkelijk en duur. En zal daarom niet snel op heel grote schaal toegepast worden.’

Is Crispr-Cas bij dieren toepassen ethisch verantwoord?

Voorstanders wijzen erop dat Crispr-Cas niets doet wat in de natuur ook niet ‘vanzelf’ langs de weg van natuurlijke selectie gebeurt of kan gebeuren. Gene editing technieken zoals Crisp-Cas verschillen daarin fundamenteel van genetische modificatie.

Hoewel de mogelijkheden bij dieren op dit moment nog vrij beperkt zijn, vindt Wageningen University & Research het belangrijk dat er nu al een maatschappelijke dialoog plaatsvindt over het gebruik van nieuwe gene editing technieken bij dieren. De technologische mogelijkheden zullen steeds groter worden. Daar moeten we niet op wachten, maar vooruitlopend op wetgeving nu al de discussie voeren over de mogelijkheden en de grenzen die we willen stellen aan deze technologieën.

Bij Wageningen University & Research onderzoeken sociale wetenschappers en fokkerijonderzoekers daarom samen of en, zo ja, onder welke voorwaarden nieuwe gene editing technieken op een maatschappelijk en ethisch verantwoorde manier bij dieren gebruikt kunnen worden. Onderdeel van het onderzoek zijn een dialoog en een ethische reflectie op gene editing bij dieren: hoe verloopt de meningsvorming bij het publiek en hoe ziet een passend ethisch kader er uit?

Longread over CRISPR-Cas

  • Snel en simpel genen repareren: Met CRISPR-Cas9 zijn snel en goedkoop veranderingen in het DNA aan te brengen. 'Het biedt hopelijk op zeer korte termijn de mogelijkheid om mensen beter te maken. Dat is toch fantastisch.'

Nieuws:

Voorbeelden van projecten:

- Helaas, uw cookie-instellingen zijn zodanig dat de Video niet getoond kan worden - pas uw permissie voor cookies aan

Gerelateerde dossiers: