Kiembaanbewerking: het DNA van toekomstige generaties aanpassen
Kiembaanbewerking is het genetisch aanpassen van cellen die erfelijk materiaal doorgeven aan het nageslacht: eicellen, zaadcellen of het vroege embryo. Verander je het DNA daar, dan verandert niet alleen de persoon die eruit groeit, maar ook alle kinderen, kleinkinderen en verdere nakomelingen die van die persoon afstammen. Het is genetische verandering die zich in principe voor altijd door een familielijn blijft voortplanten.
Vergelijk het met een kookboek dat van generatie op generatie wordt doorgegeven. Een foutje in één gebakken taart (een lichaamscel bij een volwassene) herstel je door alleen die taart opnieuw te bakken; de rest van het kookboek blijft ongewijzigd. Maar als je een regel in het originele recept zelf aanpast, verandert elke taart die ooit nog uit dat boek wordt gebakken, door wie dan ook, voor altijd. Kiembaanbewerking is dat laatste: een wijziging in het "originele recept" van het leven.
Wat is het precies?
Het menselijk lichaam bestaat uit twee soorten cellen als het om erfelijkheid gaat. Lichaamscellen (somatische cellen) vormen huid, spieren, organen; hun DNA sterft met de persoon mee. Kiembaancellen zijn eicellen en zaadcellen, plus de allervroegste embryocellen die zich nog tot deze twee kunnen ontwikkelen. Alleen bewerking van deze laatste categorie heet kiembaanbewerking, en alleen die verandering erft door.
De techniek die dit praktisch mogelijk maakte, is CRISPR-Cas9, ontdekt en toegepast door onder anderen Jennifer Doudna en Emmanuelle Charpentier, die er in 2020 de Nobelprijs voor Scheikunde voor kregen. CRISPR is een soort moleculaire schaar met een ingebouwd navigatiesysteem: een stukje RNA (een boodschapper-molecuul dat als adres dient) leidt het knip-eiwit Cas9 naar een exacte plek in het DNA. Daar knipt het de dubbele DNA-streng door, waarna de cel dit zelf repareert; onderzoekers kunnen die reparatie sturen om een foutieve genvariant te verwijderen of een nieuwe versie in te voegen.
In de praktijk gebeurt kiembaanbewerking meestal via IVF (in-vitrofertilisatie, ofwel bevruchting buiten het lichaam). Een bevruchte eicel wordt in het laboratorium bewerkt op het moment dat ze nog uit één of enkele cellen bestaat, voordat verdere celdeling begint. Vervolgens kan het embryo, als de wet en ethische toetsing dat toestaan, worden teruggeplaatst in de baarmoeder.
Wat wil men ermee bereiken?
Het belangrijkste doel is het voorkomen van ernstige erfelijke ziekten die door één duidelijke genfout worden veroorzaakt, zoals de bloedziekte bèta-thalassemie, taaislijmziekte (cystic fibrosis) of de spierziekte van Huntington. Bij paren die beiden drager zijn van zo'n aandoening, zou kiembaanbewerking in theorie voorkomen dat de ziekte ooit nog in die familielijn voorkomt, in plaats van generatie na generatie te moeten behandelen.
Onderzoekers benadrukken dat dit iets anders is dan de klassieke genetische selectie die al in ziekenhuizen gebeurt, zoals pre-implantatie genetische diagnostiek (PGD): daarbij worden meerdere embryo's getest en wordt het gezonde exemplaar gekozen. Kiembaanbewerking gaat een stap verder omdat het DNA actief wordt veranderd, wat ook relevant is als alle beschikbare embryo's de ziekte dragen.
Daarnaast bestaat er een verder weg gelegen, veel omstredener doel: verbetering van eigenschappen die geen ziekte zijn, zoals lengte, intelligentie of spierkracht, ook wel "ontwerpbaby's" genoemd. Vrijwel alle wetenschappelijke en ethische instanties wereldwijd wijzen dit scenario nadrukkelijk af, onder meer omdat zulke eigenschappen door duizenden genen tegelijk worden beïnvloed en dus niet precies "in te stellen" zijn, en omdat het risico bestaat op een tweedeling tussen wie zich genetische verbetering kan veroorloven en wie niet.
Voorbeelden uit de praktijk
In 2015 bewerkte een team onder leiding van Junjiu Huang aan de Sun Yat-sen-universiteit in Guangzhou (China) als eerste ter wereld menselijke embryo's met CRISPR, gericht op het HBB-gen dat bèta-thalassemie veroorzaakt. Het ging om niet-levensvatbare embryo's (met drie in plaats van twee sets chromosomen) die nooit tot een zwangerschap konden leiden, puur bedoeld als laboratoriumproef. De resultaten toonden veel fouten en onbedoelde nevenwijzigingen, wat wereldwijd onrust veroorzaakte.
In 2016 kreeg Kathy Niakan van het Francis Crick Institute in Londen als eerste ter wereld officiële toestemming van een nationale toezichthouder (de Britse HFEA) om gezonde menselijke embryo's te bewerken voor puur wetenschappelijk onderzoek naar vroege embryo-ontwikkeling, expliciet zonder ze ooit terug te plaatsen in een baarmoeder.
Het meest geruchtmakende geval is dat van He Jiankui, een Chinese onderzoeker die in november 2018 aankondigde dat er twee tweelingmeisjes waren geboren (bekend onder de schuilnamen Lulu en Nana) van wie hij als embryo het CCR5-gen had uitgeschakeld, met als doel resistentie tegen hiv. De internationale wetenschappelijke gemeenschap reageerde met vrijwel unanieme afkeuring: de ingreep was medisch niet noodzakelijk, onvoldoende getest, en zonder passende ethische toetsing uitgevoerd. He Jiankui werd in 2019 door een Chinese rechtbank veroordeeld tot drie jaar cel wegens illegale medische praktijken en kwam in 2022 vrij.
Na de affaire-He Jiankui riepen de Wereldgezondheidsorganisatie (WHO) en talrijke nationale academies op tot een wereldwijd moratorium (een tijdelijk verbod) op klinische toepassing van kiembaanbewerking bij mensen, in afwachting van betere technische veiligheid en internationale consensus over de ethische grenzen.
Hoe ver is de techniek?
Technisch gezien is CRISPR-gebaseerde geneditie inmiddels behoorlijk volwassen voor lichaamscellen: in 2023 keurden de Amerikaanse FDA en Britse MHRA de eerste CRISPR-therapie goed, Casgevy (ook wel exa-cel genoemd), voor de behandeling van sikkelcelziekte en bèta-thalassemie bij patiënten. Dit is echter somatische, dus niet-erfelijke, geneditie: de aanpassing blijft beperkt tot de behandelde patiënt.
Voor kiembaanbewerking specifiek ligt het tempo veel lager, met opzet. Het grootste technische obstakel is nauwkeurigheid: naast de bedoelde plek kan CRISPR ook op andere, gelijkende DNA-plekken knippen ("off-target-effecten"), en bij vroege embryo's ontstaat vaak mozaïcisme, waarbij niet alle cellen van het embryo dezelfde wijziging krijgen. Bij een volwassen patiënt is dat een probleem dat je kunt monitoren; bij een toekomstig mens die zich nog moet ontwikkelen tot alle organen, is de impact van zulke fouten veel moeilijker te overzien en per definitie onomkeerbaar zodra er een zwangerschap uit voortkomt.
Beleidsmatig is klinische toepassing (dus het laten uitgroeien van bewerkte embryo's tot een zwangerschap) in vrijwel alle landen verboden of aan zeer strenge voorwaarden gebonden, waaronder in Nederland via de Embryowet. Onderzoek aan embryo's zelf, zonder terugplaatsing, is in een beperkt aantal landen zoals het Verenigd Koninkrijk en Zweden onder strikte voorwaarden toegestaan, meestal gebonden aan de "14-dagenregel" die embryo-onderzoek na twee weken ontwikkeling verbiedt.
Wie werken eraan?
Het fundamentele onderzoek naar CRISPR-technologie zelf gebeurt vooral bij het Broad Institute (een samenwerking tussen MIT en Harvard, met onderzoeker Feng Zhang) en aan de University of California, Berkeley (Jennifer Doudna), de twee instituten die aan de basis stonden van de moderne CRISPR-toepassingen.
Onderzoek specifiek naar menselijke embryo-editing wordt uitgevoerd door een beperkt aantal gespecialiseerde centra, waaronder het Francis Crick Institute in Londen. Internationale afstemming over de ethische en veiligheidsgrenzen verloopt via terugkerende topontmoetingen (de International Summit on Human Genome Editing, georganiseerd door onder meer de Amerikaanse National Academies of Sciences, de Britse Royal Society en de Chinese Academy of Sciences) en via een adviescomité van de WHO dat sinds 2019 werkt aan wereldwijde governance-richtlijnen.
China heeft na de affaire-He Jiankui zijn regelgeving fors aangescherpt, met nieuwe wetten die klinische kiembaantoepassingen strafbaar stellen. De Verenigde Staten verbieden federale financiering van embryo-onderzoek met terugplaatsing, en de FDA mag klinische aanvragen voor kiembaanbewerking momenteel niet eens in behandeling nemen door een expliciet Congresverbod. Binnen de Europese Unie, en dus ook Nederland, geldt via nationale wetten en het Verdrag van Oviedo van de Raad van Europa een verbod op erfelijke geneditie met voortplantingsdoel.