Meer dan een jaar geleden was de wereld geschokt door de poging van de Chinese biofysicus He Jiankui om CRISPR-technologie te gebruiken om menselijke embryo’s te modificeren en resistent te maken tegen HIV, wat leidde tot de geboorte van de tweeling Lulu en Nana.

Nu zijn cruciale details onthuld in een recente publicatie van fragmenten uit de studie, die aanleiding hebben gegeven tot een reeks zorgen over de manier waarop het genoom van Lulu en Nana is gemodificeerd.

Hoe CRISPR werkt

CRISPR is een techniek waarmee wetenschappers elk DNA nauwkeurig kunnen bewerken door de volgorde ervan te wijzigen.

Wanneer u CRISPR gebruikt, probeert u mogelijk een gen te “knock-outen” door het inactief te maken of probeert u specifieke wijzigingen te bewerkstelligen, zoals het introduceren of verwijderen van een gewenst stuk DNA.

Genbewerking met het CRISPR-systeem is afhankelijk van een associatie van twee moleculen. Een daarvan is een eiwit, Cas9 genaamd, dat verantwoordelijk is voor het “knippen” van het DNA. Het andere molecuul is een kort RNA-molecuul (ribonucleïnezuur) dat werkt als een “gids” die Cas9 naar de positie brengt waar het zou moeten snijden.

Het systeem heeft ook hulp nodig van de cellen die worden bewerkt. DNA-schade komt vaak voor, dus cellen moeten regelmatig de DNA-laesies repareren. De bijbehorende reparatiemechanismen introduceren de deleties, invoegingen of wijzigingen bij het uitvoeren van genbewerking.

Hoe de genomen van Lulu en Nana werden gewijzigd

Hij Jiankui en zijn collega’s waren gericht op een gen genaamd CCR5, dat nodig is voor het HIV-virus om witte bloedcellen ( lymfocyten ) binnen te dringen en ons lichaam te infecteren.

Een variant van CCR5, CCR5 Δ32 genaamd, mist een bepaalde reeks van 32 “letters” van DNA-code. Deze variant komt van nature voor in de menselijke populatie en resulteert in een hoge mate van resistentie tegen het meest voorkomende type HIV-virus.

Het team wilde deze mutatie opnieuw creëren met behulp van CRISPR op menselijke embryo’s, in een poging ze resistent te maken tegen HIV-infectie. Maar dit verliep niet zoals gepland en er zijn verschillende manieren waarop ze hebben gefaald.

Ten eerste, ondanks de bewering in de samenvatting van hun niet-gepubliceerde artikel dat ze de menselijke CCR5-mutatie reproduceerden, probeerde het team in werkelijkheid CCR5 dicht bij de Δ32-mutatie te wijzigen .

Als gevolg hiervan genereerden ze verschillende mutaties, waarvan de effecten onbekend zijn. Het kan al dan niet hiv-resistentie verlenen en kan al dan niet andere gevolgen hebben.

Zorgwekkend genoeg hebben ze dit allemaal niet getest en zijn ze doorgegaan met het implanteren van de embryo’s. Dit is niet te rechtvaardigen.

Het mozaïek effect

Een tweede bron van fouten zou kunnen zijn dat de bewerking niet perfect efficiënt was. Dit betekent dat niet alle cellen in de embryo’s noodzakelijkerwijs zijn bewerkt.

Wanneer een organisme een mengsel van bewerkte en onbewerkte cellen heeft, wordt dit een ‘mozaïek’ genoemd. Hoewel de beschikbare gegevens nog steeds beperkt zijn, lijkt het erop dat zowel Lulu als Nana mozaïek zijn.

Dit maakt het nog minder waarschijnlijk dat de gen-bewerkte baby’s resistent zouden zijn tegen HIV-infectie. Het risico op mozaïekvorming had een andere reden moeten zijn om de embryo’s niet te implanteren.

Bovendien kan bewerken onbedoelde gevolgen elders in het genoom hebben.

Bij het ontwerpen van een CRISPR-experiment kiest u het ‘gids’-RNA zodat de volgorde ervan uniek is voor het gen waarop u zich richt. “Off-target” -snedes kunnen echter nog steeds elders in het genoom plaatsvinden, op plaatsen met een vergelijkbare volgorde.

Hij Jiankui en zijn team testten cellen van de bewerkte embryo’s en rapporteerden slechts één off-target modificatie. Dat testen vereiste echter het bemonsteren van de cellen, die daarom geen deel meer uitmaken van de embryo’s – die zich verder ontwikkelden.

De overblijvende cellen in de embryo’s waren dus niet getest en hadden mogelijk andere off-target modificaties.

Dit is niet de fout van het team, want er zullen altijd beperkingen zijn bij het detecteren van off-target en mozaïekvorming, en we kunnen slechts een gedeeltelijk beeld krijgen.

Die gedeeltelijke foto had ze echter moeten laten pauzeren.

Een slecht idee om te beginnen

Hierboven hebben we verschillende risico’s beschreven die verband houden met de wijzigingen aan de embryo’s, die kunnen worden doorgegeven aan toekomstige generaties.

Embryobewerking is alleen ethisch verantwoord als de voordelen duidelijk opwegen tegen de risico’s.

Afgezien van technische problemen, hebben de onderzoekers niet eens ingegaan op een onvervulde medische behoefte.

Hoewel de vader van de tweeling hiv-positief was, is er al een gevestigde manier om te voorkomen dat een hiv-positieve vader embryo’s infecteert. Deze methode voor het wassen van sperma werd eigenlijk door het team gebruikt.

Het enige voordeel van de gepoogde genmodificatie, indien bewezen, zou een verminderd risico op HIV-infectie voor de tweeling op latere leeftijd zijn geweest.

Maar er zijn veiligere bestaande manieren om het risico op infecties te beheersen, zoals condooms en verplichte testen van bloeddonaties.

Implicaties voor genbewerking als een veld

Genbewerking heeft eindeloze toepassingen. Het kan worden gebruikt om planten zoals de Cavendish-banaan beter bestand te maken tegen verwoestende ziekten . Het kan een belangrijke rol spelen bij de aanpassing aan de klimaatverandering.

In de gezondheid zien we al veelbelovende resultaten met het bewerken van somatische cellen (d.w.z. niet-erfelijke modificaties van de eigen cellen van de patiënt) bij bèta-thalassemie en sikkelcelziekte.

We zijn echter gewoon niet klaar voor het bewerken van menselijke embryo’s. Onze technieken zijn niet volwassen genoeg, en er is geen reden voor een wijdverbreide behoefte die andere technieken, zoals pre-implantatie genetische testen, niet konden oplossen.

Er is ook nog veel werk nodig op het gebied van governance. Er zijn individuele oproepen gedaan voor een moratorium op embryobewerking en expertpanels van de Wereldgezondheidsorganisatie tot UNESCO .

Toch is er geen consensus ontstaan.

Het is belangrijk dat deze discussies te verplaatsen in koor naar een tweede fase, waar andere belanghebbenden, zoals patiëntenverenigingen, meer in het algemeen worden geraadpleegd (en op de hoogte). Betrokkenheid bij het publiek is ook cruciaal.