Alleen de computer zal straks het genoom nog doorgronden

Weinig thema’s uit de cahiers van stichting Biowetenschappen en Maatschappij kennen zo’n stormachtig verloop als de moleculaire biologie (de studie van de genen). In 1973, het jaar dat Stanley Cohen en Herbert Boyer bacteriële genen recombineerden, voorzag de redactie van het cahier Geschonden genen al dat die ontwikkelingen wel eens sneller zouden kunnen voortdenderen dan het maatschappelijk discours. En snel ging het. Maar klaar zijn we nog lang niet.

In 1998, bij de bekendmaking van de details van een menselijk genoom, dacht men nog ons DNA in grote lijnen te hebben ontrafeld. Dat was een heel groot understatement. Zo’n beetje iedere drie maanden verdwijnen complete genen van de kaart of komen er andere bij. Ondanks dat (of juist daardoor) is en blijft gentechnologie een spraakmakende technologie met vrijwel onbeperkte mogelijkheden. De ontwikkelingen op dat gebied lopen dan ook als een rode draad door de cahiers van BWM.

Onvoorstelbaar ingewikkeld

Een gen is volgens een oude, zeer beperkte definitie een stuk DNA dat codeert voor een eiwit. Maar inmiddels weten we dat ons genoom veel meer is. Er blijken bijvoorbeeld ook stukken DNA te bestaan die coderen voor ‘regel-RNA’, wat essentiële moleculen zijn in de celprocessen. ‘Uiteindelijk’, stelt BWM-bestuurslid en moleculair ontwikkelingsbioloog dr. Bas Defize, ‘bestuderen we in de genetica tegenwoordig onvoorstelbaar ingewikkelde netwerken. Alles hangt met alles samen, dus met het doorknippen van één verbindend draadje zijn er nog heel veel andere draadjes in het driedimensionale spinnenweb die verbindingen kunnen opvangen. En dat geldt niet alleen binnen één cel, dat geldt net zo hard tussen cellen, binnen en tussen weefsels en zelfs tussen weefsels en de omgeving. Om nog maar te zwijgen over de interacties tussen organismen die ook invloed hebben op de expressie van genen, ook op de lange termijn. Dat is het niveau van de complexiteit waar we in de genetica op dit moment zitten.’ Lees ook: Genen en gezondheid

Studeren op genoom

In 1990 werd het Genoomproject – met een prijskaartje van $20 miljard – gelanceerd. In Nederland werd in dat jaar het eerste genetisch gemodificeerde rund geboren, stier Herman. In 2015 maakte CRISPR-Cas het mogelijk om nieuwe DNA-fragmenten in te brengen op elke gewenste plek in het DNA. En na het genoom, met daarin de genen, kennen we nu ook een proteoom, waarin alle eiwitten in een organisme worden beschreven. Andere biotechnologen denken liever in termen van een transcriptoom, dus de verzameling van alle uit DNA afgelezen RNA-moleculen, of het metaboloom, de verzameling van alle stofwisselingsproducten in een cel. Het epigenoom ten slotte, beschrijft de genen die wel of niet tot expressie worden gebracht onder invloed van de omgeving. Om die Big Data enigszins te doorgronden, hebben we zo langzamerhand kunstmatige intelligentie nodig. Alleen zo kunnen we de verbanden proberen te begrijpen tussen al dit soort netwerken en bijvoorbeeld ziekten met enige genetische oorsprong. Wat een stap sinds de begindagen van de genetica, waarin men zich vooral richtte op aandoeningen die door één gen werden bepaald. Lees ook: Evolutie zit in je genen

CRISPR-Cas9: het precisieschaartje voor de biotechnoloog (© Jos van den Broek)

Het gevaar van het genoom

Het gesleutel aan menselijke genen is altijd gericht geweest op het verbeteren van de gezondheid van het individu. Als we er naar streven erfelijke ziekten uit te bannen, zal niemand daar veel moeite mee hebben. Waarschijnlijk ook niet met de inzet van een genetisch gemodificeerde ‘automatisch uitstervende’ malariamug. Professor Niels Geijsen, stamcelbioloog en hoogleraar regeneratieve geneeskunde verwacht niet dat we snel de weg zullen inslaan van genetische aanpassing van embryo’s: ‘We kunnen embryo’s op basis van onze genetische kennis selecteren voor terugplaatsing in de baarmoeder, dus genetische manipulatie is eigenlijk helemaal niet nodig.’ Tegelijk denkt Geijsen dat het genetisch ‘versterken’ van de menselijke populatie, door gebruik van onze kennis over genetica, niet ondenkbaar is. Maar als we in menselijke eigenschappen willen ingrijpen om ze te verbeteren, wordt het ethisch problematisch. Er is dan ook geen cahier over dit onderwerp waarbij niet een ethicus aan het woord kwam.

De toekomst

Alleen de computer zal straks het genoom dus nog kunnen doorgronden. En wat zal die vinden? Misschien wel de oplossing voor obesitas – Liesbeth van Rossum zegt: ‘Het is eigenlijk verrassend dat de helft van de bevolking nog slank is. Dat betekent dat deze mensen genetisch beschermd zijn, want we weten ook dat heel veel meer mensen zich niet houden aan een gezond voedingspatroon en de bewegingsnorm.’ En wat te denken van nieuwe medicijnen, geheel afgestemd op de genetische kenmerken van de patiënt? Genoeg stof voor tientallen cahiers. Lees bijvoorbeeld onze cahiers Mens 2.0 en Synthetische biologie.