HIV bestrijden via genetische modificatie – de nieuwe techniek CRISPR heeft de potentie om dat een stuk makkelijker te maken. Waar genetisch modificeren eerst maanden moest duren, verkort CRISPR deze periode naar weken. Een revolutie, maar is dat wel terecht? Een eeuwenoud gevaar ligt namelijk op de loer: resistentie.
In 2016 lukte het een Chinees onderzoeksteam aan de Guangzhou Medical University een mutatie aan te brengen in het CCR5-gen in een menselijk embryo. De CRISPR-techniek maakte de menselijke cel resistent tegen HIV. Revolutionair, zou je denken. Helaas zit er een addertje onder het gras. Het team van Chinees onderzoeker Zhen Wang kwam een week later met een snoeihard tegenrapport, waarin duidelijk wordt dat CRISPR een vervelende bijwerking heeft.
Eén van de werkende onderdelen (zie Techniek) van de techniek is een variërend eiwit, bijvoorbeeld Cas9. Dit eiwit zorgt voor kleine breuken in het DNA, waardoor het DNA stuk gaat. De cel heeft daar echter zelf een reparatiemethode voor, iets wat wetenschappers non-homologous end joining (NHEJ) noemen. Deze reparatiemethode zorgt er volgens Wang voor dat, in dit geval, HIV sneller een omweg vindt om de resistentie te ontwijken. Zien wetenschappers dit verborgen probleem als dodelijk voor de bruikbaarheid van CRISPR?
Gebruik
Ben Berkhout, professor Virulogie en onderzoeker aan de afdeling Medical Microbiology van het AMC, was zelf betrokken bij het onderzoek naar het ontsnappen van HIV aan de resistentie. “Ik ben zelf dagelijks gebruiker van de techniek. De techniek zelf is natuurlijk fantastisch, met name als toepassing in het onderzoek!”, legt Berkhout uit. “De potentie van deze techniek is zo goed, van plantenbiotechnologie tot geneeskunde, maar alles vergt meestal aardig wat voorwerk. Is het bijvoorbeeld wel veilig?”
Ook Edze Westra, als onderzoeker verbonden aan het Environment and Sustainability Insitute van de University of Exeter, ziet veel potentie in CRISPR. “CRISPR is zeer handig bij een gene drive, een techniek waarbij je snel en efficiënt een bepaalde genetische eigenschap blijvend in een populatie brengt. Daarnaast kun je met deze techniek genen aan- en uitschakelen, waardoor je de rol van genen kunt bepalen.”
Al in 1987 was er een Japanse onderzoeksgroep die het natuurlijk fenomeen beschreef wat later CRISPR zou gaan heten. Ruud Janssen en Francisco Mojica karakteriseerde in 2002 de methode en noemde het al eerste als ‘CRISPR’. De hele techniek bestaat basaal gezien uit twee moleculen: een variërend eiwit en een stuk RNA, ook wel gids-RNA (gRNA) genoemd. Het eiwit, bijvoorbeeld Cas9, is een ‘moleculaire schaar’. Het eiwit is in staat om het DNA, dat bestaat uit twee strengen, op een specifieke plek te knippen. Door deze ‘knip’ is het mogelijk om aan de gevormde uiteinden stukken DNA te verwijderen, te vervangen of bij te ‘plakken’.
Het gids-RNA is een stuk RNA dat speciaal ontworpen wordt voor iedere specifieke knip. RNA is van nature in staat om te binden aan stukken DNA die precies een tegenovergestelde volgorde hebben, zoals een sleutel in het slot past. Door je gids-RNA zo te ontwerpen, kun je precies bepalen aan welk stuk DNA je gRNA gaat binden. Door het gRNA te koppelen aan bijvoorbeeld het Cas9-eiwit, wordt het Cas9-eiwit precies naar de juiste plek gebracht en wordt de knip op de juiste plek gezet.
Ontsnapping
“Het ontsnappen van HIV berokkent veel schade aan de bruikbaarheid van de techniek,” vervolgt Berkhout, “want als een ontsnappingsroute bij HIV het geval is, kan dat ook in andere gevallen. Dit is waarschijnlijk slechts het topje van de ijsberg, dus dat zou de techniek zeker schaden. Ontsnapt het virus, dan faalt de therapie.”
Bestrijding van virussen en bacteriën is een wapenwedloop en daar is volgens professor Agrotechnology aan de Wageningen Universiteit John van der Oost niks aan te doen. “Bacteriën en virussen evolueren continu. Door deze voortdurende aanpassingen moet ook de bestrijding mee-evolueren. Dat is in veel gevallen een groter probleem dan de ontwikkeling van de techniek zelf.”
“Maar we zouden geen onderzoekers zijn als we niet op zoek zouden gaan naar een oplossing voor deze achterdeur van HIV”, vertelt Berkhout. “Die hebben we gelukkig gevonden: een combinatietherapie. In dit geval bleek de oplossing een combinatie te zijn van oude en nieuwe technieken. Het virus kon niet meer ontsnappen bij een dubbele aanval met CRISPR op HIV. Daarnaast moest er ook gebruik gemaakt worden van huidige virus-remmers.”
Oordeel
Edze Westra ziet als gebruiker de beperkingen van CRISPR in: “De NHEJ, de manier waarop organismen kunnen ontsnappen aan de techniek, verkleint het speelveld van de techniek zeker. Ik denk niet dat voor alle ontsnappingsroutes oplossingen zijn. Toch zijn er voor een groot gedeelte van de problemen wel andere mogelijkheden, dus ik denk dat CRISPR toch een veelbelovende techniek is. Niet voor alles, maar er zijn genoeg ziektes die door CRISPR geweerd kunnen worden.”
“In mijn ogen is de techniek dus zeker niet ten dode opgeschreven. CRISPR kent een aantal bijwerkingen die de techniek momenteel niet ten goede komen, maar welke techniek heeft dat nou niet gehad?”, legt Berkhout uit. “Voor iedere toepassing zal dus een eigen oplossing gevonden moeten voor dit probleem, want ik vermoed niet dat de oorzaak van het probleem te verhelpen is. Symptoombestrijding dus”
Van der Oost ziet de bruikbaarheid van CRISPR iets minder rooskleurig in. “Bacteriën kunnen we naar mijn mening beter bestrijden met andere virussen, die zelf ook mee evolueren. Wat HIV betreft denk ik dat men beter kan investeren in preventie, het gebruik van condooms bijvoorbeeld”, maakt Van der Oost duidelijk. “Met CRISPR kunnen mooie dingen gedaan worden, maar het kan niet voor alle problemen in de wereld worden ingezet. Zo realistisch moet ik nou eenmaal zijn.”
Met een veelbelovende techniek zijn ook patenten gemoeid. Wie heeft de techniek ontdekt? Wie heeft CRISPR ontwikkeld? Wie mag het uiteindelijk gaan verkopen? Allerlei vragen die met veel geld gepaard gaan. Sinds een aantal jaar woedt er een heuse patentenoorlog rondom CRISPR en wordt er gemiddeld iedere dag een nieuw patent aangevraagd.
In deze oorlog zijn er twee grote spelers: het Broad Institute en de University of California, Berkeley. Berkeley claimt patent te hebben op de techniek, omdat het in 2012 in Science de techniek publiceerde. De European Patent Organisation (EPO), vindt deze publicatie echter niet genoeg om Berkeley het patent te geven. Het patent werd niet gegeven omdat een noodzakelijk stuk DNA, PAM sequence, niet werd beschreven.
Het Broad Institute, daarentegen, heeft deze beschrijving wel gedaan. Daarbij heeft het instituut in Europa een vormfout gemaakt in de publicaties van een zevental onderzoeken. In het initiële onderzoeksartikel in 2013 werd ook een onderzoeker van het Rockefeller Institute in New York aangedragen als mede-uitvinder van de techniek. In alle vervolgpublicaties moet volgens de EPO dus ook deze onderzoeker genoemd worden, maar dat is niet gebeurd. Ongeldig, oordeelt het EPO dan ook. En zo wakkert EPO de patentenoorlog weer aan.