Op weg naar designer-DNA

Microbioloog Marnix Medema werkt op de grens van bio-informatica, biotechnologie en synthetische biologie. Hij promoveert later dit jaar aan de Rijksuniversiteit Groningen en heeft van onderzoekfinancier NWO een beurs gekregen om daarna twee jaar aan een gerenommeerd onderzoeksinstituut in Bremen te werken.

Wat is de grens van bio-informatica, biotechnologie en synthetische biologie?

De laatste jaren is van steeds meer organismen het genoom, dat wil zeggen de totale DNA-code, ontcijferd. Zon genoom bestaat uit honderden miljoenen tot miljarden letters. Om daar wijs uit te worden heb je informatica nodig. Computerprogrammas kunnen herkennen welke delen van de DNA-code actief zijn, dat wil zeggen: waar de genen zitten die zorgen voor de productie van eiwitten. Dit soort programmas is ook in staat om te zien of er genen zijn die mogelijk betrokken zijn bij het maken van nuttige stofjes zoals antibiotica. Veel bacteriën en schimmels maken zelf antibiotica, om bijvoorbeeld concurrenten uit te schakelen. Alle genen die voor de productie van zon antibioticum nodig zijn, liggen doorgaans bij elkaar in een cluster. Speciale programmas kunnen die clusters herkennen.

Waarom kijk je niet gewoon welke antibiotica die bacterie maakt?

Naar schatting 80 procent van dit soort clusters is alleen actief onder bijzondere omstandigheden. Wanneer je de bacterie gewoon in het lab kweekt, doen ze vaak niets en zul je dus geen nuttige stoffen vinden. Daarnaast is maar zon één procent van alle bacteriën in het lab te kweken. De overige soorten kennen we dus niet, maar je kunt wel hun DNA analyseren. Dat gebeurt bijvoorbeeld door al het DNA uit een schep aarde of een liter zeewater te onderzoeken.

Maar wat als je nuttige genen vindt die horen bij een bacterie die je niet kunt kweken?

In dat geval kan je proberen deze genen over te zetten naar een bacterie die wel is te kweken. Voor één of twee genen is dat routine; wil je een heel gencluster van misschien tientallen genen overbrengen, dan is het iets complexer. Maar ook dat is mogelijk.

In dat geval gebruik je nog steeds de genen die je in de natuur vindt. Dat is nog geen designer-DNA.

Klopt. Wat we in de natuur vinden is nuttig, maar het is vaak nodig dit nog wat aan te passen, bijvoorbeeld om te zorgen dat patiënten een antibioticum beter verdragen. Onze huidige antibiotica zijn bijna allemaal chemisch aangepaste natuurlijke producten. Die aanpassingen zijn ingewikkeld en lopen vaak niet zo efficiënt. Het is mogelijk om zon aanpassing te programmeren in een bestaand genencluster. Bijvoorbeeld door er nieuwe genen aan toe te voegen. Wanneer dat lukt, heb je geen chemische aanpassingen meer nodig. Zulke biologische processen verlopen vaak efficiënter dan hun chemische tegenhangers.

Kan je zon nieuw gen ook zelf ontwerpen?

Dat zou dan écht designer-DNA zijn. De grote droom van synthetisch biologen is om in de computer een nieuw antibioticum te ontwerpen en dan de enzymen waarmee je zon stof kunt maken ook te ontwerpen. Maar dat is nog toekomstmuziek.

Wat is er nu dan wel mogelijk?

In 2010 heeft genetisch onderzoeker en zakenman Craig Venter de eerste synthetische bacterie gemaakt. Hij heeft het complete DNA van een mycoplasma-bacterie kunstmatig nagemaakt. Vervolgens heeft hij een cel van een ander type mycoplasma genomen, daar het DNA uitgehaald en er zijn kunstmatige DNA in gestopt. Het nieuwe DNA bleek te werken en Synthia was geboren. Het synthetische DNA was dus niet zelf ontworpen maar nagemaakt. Toch liet dit kunststukje zien dat kunstmatig DNA gewoon werkt.

Verder zijn er al tal van experimenten geweest waarbij een hele serie genen is overgebracht naar een nieuw organisme. Onlangs heeft een onderzoeksgroep een heel gencluster van één bacterie-soort naar een andere bacteriesoort overgebracht. Dit cluster komt uit een bacterie die stikstof uit de lucht haalt en omzet in een bruikbare vorm. De andere bacterie kan nu ook zijn eigen stikstof uit de lucht halen. Dat werkt al behoorlijk goed.

Ik moet ineens denken aan Jurassic Parc, waar een wetenschapper kunstmatig DNA van dinosauriërs in kikkereieren zet

Nou, zo ver zal het niet komen, in fossiele dinosaurusresten is het DNA niet meer intact. Wat wel zou kunnen is het DNA uit een bevroren mammoet halen. Of uit een niet al te lang geleden gestorven dier in een museumcollectie, zoals de buidelwolf. Dat zou je misschien nog kunnen restaureren. Daar wordt wel over nagedacht en mee geëxperimenteerd.

Kun je mensen ook aanpassen met kunstmatig DNA?

In principe wel, maar daar ligt voor mij een belangrijke grens. Door menselijk DNA op grote schaal te wijzigen kun je de integriteit van het menselijk leven op het spel zetten, zegt Medema. Er zijn ook andere risicos verbonden aan het maken van designer-DNA. Het is een nieuwe technologie en zoals iedere technologie kun je die misbruiken. En vermoedelijk is de mensheid niet terughoudend genoeg en zal er misbruik komen. Daar ligt een rol voor de overheid, om regels te stellen. Maar de voordelen van de nieuwe technologie wegen wat Medema betreft op tegen de nadelen.

Als christen is de ethiek van zijn vak voor hem belangrijk, maar, haast hij zich erbij te zeggen, ook de overgrote meerderheid van zijn collegas neemt de ethiek serieus. Je moet rekening houden met een gebruik ten kwade. Bij grote projecten op dit vlak is daarom steevast een ethische commissie betrokken en het thema leeft ook op conferenties.

Kun je als christen in dit vak mee?

Al sinds de opkomst van de gentechnologie is de kreet voor god spelen hiervoor gebruikt: de schepping manipuleren en naar eigen inzicht aanpassen. Medema ziet dat anders. Dankzij de van God gegeven mogelijkheden is het mogelijk voor de mens om met God mee te spelen. De wereld beter, mooier te maken als deel van zijn opdracht om zorg te dragen voor de schepping. Zolang we dat doen in de context van de Schepper, als rentmeesters, is het wat mij betreft geoorloofd.

Medema ziet daarin een roeping voor christen-wetenschappers. Nogmaals, ook mijn niet-christelijke collegas zijn voor het overgrote deel ethisch bezig. Maar ik wil mij nadrukkelijk inzetten voor het goede. Als christenen niet meedoen in dit soort ontwikkelingen, hebben we ook geen invloed op de manier waaróp het zich ontwikkelt. Daarom moeten christenen actief zijn in de natuurwetenschappen.