Hoe werkt CRISPR-Cas? We vroegen het aan de bedenkster

Crispr-Cas9 ontketende een ware revolutie in de biologie: niet alleen biomedici, maar ook neurowetenschappers en plantbiologen gaan ermee aan de slag. Bedenkster Emmanuelle Charpentier vertelt ons waarom de technologie zo snel door de wetenschappelijke wereld werd omarmd.

‘Het onderzoek naar Crisprs draait rond het mechanisme van bacteriën om zich te verdedigen tegen eigen virussen. Het systeem herkent vreemd virus-DNA, snijdt het in stukken en vernietigt zo de genetische informatie. Ik deed een onverwachte ontdekking: het eiwit Cas9 gebruikt niet één, maar twee stukken RNA om naar de juiste DNA-locatie te gaan. Dat lag aan de basis van de ontwikkeling van een kunstmatig RNA-molecule dat het Cas9-eiwit naar elke gewenste plaats in het DNA brengt. We legden de link tussen twee moleculaire mechanismen die aanvankelijk niks met elkaar te maken hadden. Toen ik de situatie in het lab doorhad, viel alles op zijn plaats. Het mechanisme Crispr-Cas9 is heel eenvoudig en toch gesofisticeerd.’

‘Achteraf bekeken was de vondst een mooi voorbeeld van out of the box denken. Ik was sinds mijn promotieonderzoek met uiteenlopende projecten bezig geweest, we beschikten in ons lab over de juiste technologie en de juiste modellen, kortom de ideale condities waren aanwezig om fundamentele wetenschap te beoefenen. De Crispr-Cas9-techniek is goedkoop, simpel, efficiënt én veelzijdig, zodat ze zich razendsnel onder wetenschappers verspreidde.’


Welke toepassingen zijn volgens u de meest veelbelovende?

‘Met de technologie kan je gemakkelijk genen modificeren, in eerste instantie om te begrijpen hoe ze werken. En dat in een groot aantal organismen, of het nu planten, gisten, zebravissen of fruitvliegen zijn. Maar je kan er ook nieuwe modellen mee ontwerpen, bijvoorbeeld om levensbedreigende ziekten te begrijpen én te behandelen. Het ultieme doel is zieke cellen te herstellen, door de genmutatie die de ziekte veroorzaakt met knip-en-plakwerk te corrigeren. De technologie maakt precieze genchirurgie in menselijke cellen mogelijk. Sommige bloedziektes zullen de eerste aandoeningen zijn die ­Crispr-Cas9 tackelt.’


Hoe makkelijk is de Crispr-Cas9-technologie te gebruiken? Kunnen amateurbiologen ermee aan de slag?

‘Ja, iedereen met een academische opleiding microbiologie kan het toepassen. Als we een nieuwe student in het lab uitleggen hoe hij RNA-componenten moet ontwerpen − het programmeergedeelte − en hoe hij de tool in cellen gebruikt, dan is hij klaar om te starten. Het is zoals met de polymerasekettingreactie (PCR), een toentertijd eveneens revolutionaire techniek om genen te vermenigvuldigen. Elke nieuweling die in het lab het protocol volgt, kan met de technologie werken, zo luidde de filosofie. Crispr-Cas9 is complexer dan PCR, maar in principe ook voor amateurs toegankelijk.’

Een andere troef is de lage prijs. Maar wat heet goedkoop?

(Aarzelend) ‘Honderd euro? Biologie is een erg dure wetenschap. We zijn niet echt milieuvriendelijk: veel van onze materialen zijn van plastic, we verbruiken grote hoeveelheden water om de kweekschaaltjes en de instrumenten schoon te maken en de producten die de biotechindustrie ontwikkelt, zijn duur. We werken met een groot budget. Als ik in mijn lab een postdoc aantrek, moet ik daar 100.000 euro per jaar voor uittrekken. Dus een normaal project van vijf jaar kost al gauw een half miljoen. In vergelijking daarmee is Crispr-Cas9 peanuts. We sparen er bovendien veel tijd mee uit, en tijd is geld. De intellectuele genoegdoening van een wetenschapper is groter als hij zich kan toeleggen op het begrijpen van een model, in plaats van op de vele experimenten die hij moet uitvoeren om het model te ontwerpen. De intellectuele input is groter.’

De technologie werpt tal van ethische vragen op. Dit jaar zijn er al twee conferenties aan gewijd. Wat is uw standpunt?

‘Dit is niet nieuw. Ook over oudere technieken voor genbewerking was er bezorgdheid. Zoals bij elke technologie is er een goede en een slechte kant. Het gaat over het verantwoord gebruik ervan. We moeten wel de verschillende regels op elkaar afstemmen. In Europa is de wetgeving op dit gebied strenger dan in Azië en de Verenigde Staten, waar ze een liberalere visie op genmanipulatie hebben. Misschien heerst er bij het publiek een misverstand over wat de technologie juist inhoudt en hoe ze werkt. Deze technologie leidt tot een nieuwe generatie van zuivere organismen, veel meer dan alle fok- en gentechnologieën uit het verleden. Die leveren, in vergelijking, ‘vuil’ werk.’

‘De man in de straat, en al de experts rond de tafel die over ethische kwesties praten, moeten eerst inzien dat dit een goede technologie is. Een technologie die ons toelaat de functie en de werking van genen beter te begrijpen. Genetica jaagt de gewone mens misschien angst aan, maar iedereen in het lab is er dagelijks mee bezig, bijvoorbeeld voor de productie van eiwitten en antilichamen. Ik werk met menselijke ziekteverwekkers, en ik moet voortdurend uitleggen wat ik doe.’

Is er volgens u een reden om Crispr-Cas9 in menselijke kiembanen (waaruit zaad- en eicellen ontstaan) te gebruiken, zodat de veranderde eigenschappen ook erfelijk worden?

‘Voor sommige ziektes kan dat nuttig zijn. Maar ik vind dat de technologie niet mag worden gebruikt om menselijke eigenschappen te veranderen. Het ethisch debat zal hoofdzakelijk focussen op de manipulatie van menselijke kiembanen. Maar de meesten zijn het erover eens dat de techniek enkel voor preventieve of therapeutische doeleinden mag dienen – godzijdank is gentherapie in Europa toegelaten – en niet om erfelijke kenmerken aan te passen. Ik wil weten hoe ver de samenleving daarin wil gaan. Of al gegaan ís: kijk naar ivf of naar embryoselectie.’

U noemt Crispr-Cas9 democratisch, omdat het goedkoop is en voor iedereen beschikbaar. Hoe rijmt u dat met de patentenoorlog die momenteel aan de gang is?

‘Ik vind dat het mechanisme achter Crispr-Cas9 geen eigendom is van de wetenschapper, maar van de bacteriën. Iedereen mag de technologie in het lab vrij gebruiken. Alle vectoren in het DNA, het ‘materiaal’ om de technologie te maken, zijn voor onderzoekers beschikbaar. Academici hoeven niet naar een patent te vragen.’

‘De patentenkwestie draait rond het commerciële gebruik. Er is geld mee gemoeid, of ik dat nu leuk vind of niet. Als er een ontdekking wordt gedaan, volgt automatisch een patent. Als een biotechbedrijf Crispr-Cas9 verder wil ontwikkelen om bepaalde ziektes te behandelen, en daar gaan grote investeringen mee gepaard, dan verwachten we dat er geld naar de wetenschappers terugvloeit. Maar dat gaat enkel op voor de farmaceutische en de biotechindustrie.’