Nieuwe doorbraken op het gebied van genbewerking wakkeren het debat rond ‘designerbaby’s’ opnieuw aan

Baanbrekende behandelingen voor genbewerking worden al klinisch gebruikt en redden levens het verzachten van de pijn verwoestende genetische ziekten. Het groeiende aantal patiënten dat deze behandelingen krijgt, loopt echter nog steeds het risico de ziekteveroorzakende mutaties door te geven aan hun kinderen.

Wetenschappelijke consensus – en de wet in 70 landen – heeft al lang erkend dat het te gevaarlijk is om de krachtige techniek voor het bewerken van menselijke kiembanen te gebruiken, het proces van het manipuleren van DNA van menselijke embryo’s om genetische ziekten te voorkomen en te voorkomen dat ze van de ene generatie op de volgende worden doorgegeven.

Uit nieuw onderzoek is echter gebleken dat het nu mogelijk is om het DNA van menselijke embryo’s met ongekende precisie te bewerken, wat erop wijst dat het bewerken van menselijke kiembanen in de relatief nabije toekomst mogelijk zou kunnen zijn. Wetenschappers hebben echter gewaarschuwd dat er nog steeds aanzienlijke obstakels bestaan ​​voordat ze het punt bereiken waarop het mogelijk is om veilig levensvatbare menselijke embryo’s te bewerken.

“Zes jaar geleden dacht ik dat het gebruik van genbewerking in menselijke embryo’s een non-starter was”, zegt Amander Clark, hoogleraar moleculaire cel- en ontwikkelingsbiologie aan de Universiteit van Californië, Los Angeles, en directeur van het UCLA Center for Reproductive Science, Health and Education.
“Dit werk herstelt de mogelijkheid dat genbewerking voor therapeutische doeleinden in de toekomst mogelijk zou kunnen zijn met IVF-embryo’s”, zei Clark, die niet bij het onderzoek betrokken was, via e-mail.

Laboratoriumonderzoek op menselijke embryo’s, meestal gedoneerd door in-vitrofertilisatie patiënten, blijft in de meeste landen strikt gereguleerd en is doorgaans slechts voor een bepaalde periode toegestaan 14 dagen na de creatie van het embryo. Het is ook onduidelijk hoe ondersteunend de publieke houding is tegenover genetisch gemodificeerde baby’s; Naast vragen over de medische veiligheid wordt het scepticisme grotendeels gedreven door ethische vragen rond het potentiële gebruik van deze geavanceerde technologie bij het creëren van zogenaamde ‘designerbaby’s’ waarvan de genen zijn bewerkt of opzettelijk zijn geselecteerd op gewenste eigenschappen.

De techniek voor het bewerken van genen, bekend als CRISPR-Cas9, wordt in laboratoria over de hele wereld gebruikt en heeft een revolutie teweeggebracht in het wetenschappelijk onderzoek, waardoor wetenschappers de genen van levende organismen kunnen bewerken voor biotechnologie en medisch onderzoek. In 2020 twee van de wetenschappers die de technologie bedachten won de Nobelprijs voor de scheikundeen in 2023, de Amerikaanse Food and Drug Administration heeft dit goedgekeurd de eerste twee gentherapieën voor sikkelcelziekte, een slopende en levensverkortende erfelijke rodebloedcelziekte die Afro-Amerikanen onevenredig zwaar treft.

Maar in sommige opzichten is CRISPR-Cas9 een bot hulpmiddel. Wanneer de technologie DNA bewerkt, ontstaat er een dubbele strengbreuk op de doellocatie in de helix, en wanneer deze wordt gebruikt om menselijke embryo’s te modificeren, hebben verschillende onderzoeken aangetoond dat dit tot grote en onbedoelde veranderingen leidt – mogelijk zelfs het verlies van een heel chromosoom.

Het potentieel voor onbekende gezondheidseffecten is een reden waarom de wetenschappelijke gemeenschap het werk van de Chinese onderzoeker He Jiankui veroordeelde toen hij in 2018 het bestaan ​​onthulde van twee meisjes die waren geboren uit embryo’s die hij naar eigen zeggen had aangepast met behulp van CRISPR-Cas9 om ze resistent te maken tegen HIV. Hij ontving een gevangenisstraf van drie jaar in 2019, maar is sindsdien uitgebracht. Hij reageerde niet op een verzoek om commentaar.

Een nieuwere, nauwkeurigere vorm van CRISPR, bekend als basisbewerkingkan één enkele letter (of base) van het DNA tegelijk veranderen.

Basisbewerking werd voor het eerst gebruikt in een klinische proef uit 2022 modificeren van de immuuncellen van een Britse tiener nadat artsen alle andere opties hadden uitgeput om haar vorm van leukemie te behandelen. Acht andere kinderen en twee volwassenen de behandeling hebben ondergaan. En vorig jaar gebruikten artsen basisbewerking om een ​​baby te behandelen die geboren was met een ernstig CPS1-tekort, een zeldzame en gevaarlijke genetische ziekte.

Nu hebben twee nieuwe onderzoeken de techniek gebruikt om menselijke embryo’s in de vroegste ontwikkelingsstadia te bewerken, die voor onderzoeksdoeleinden zijn gedoneerd door personen die een IVF-behandeling hebben ondergaan. Beide teams ontdekten dat de precisie van de techniek de kans op onbedoelde chromosomale afwijkingen verkleinde.

Kathy Niakan, hoogleraar reproductiefysiologie en directeur van het Loke Centre for Trophoblast Research aan de Universiteit van Cambridge, en haar team gebruikten de techniek om beter te begrijpen hoe een cruciaal gen in de ontwikkeling van menselijke embryo’s functioneerde. Ze ontdekten dat een gen genaamd NANOG – genoemd naar het mythische Keltische Tír na nÓg, of land van de altijd jonge mensen – een sleutelrol speelt in de manier waarop de eerste embryonale cellen die uiteindelijk de foetus en de placenta worden, worden gevestigd. De studie werd gepubliceerd 25 juni in het wetenschappelijke tijdschrift Nature.

Niakan zei dat basisbewerking een aanzienlijke vooruitgang betekende ten opzichte van conventionele CRISPR-Cas9, omdat het een veel lager risico met zich meebrengt op het veroorzaken van onbedoelde chromosoomfouten. “Basisbewerking kan nauwkeurig een enkel nucleotide-basenpaar veranderen in een ander in een volledig menselijk genoom van ongeveer 3 miljard basenparen – dat is een ongelooflijke prestatie”, legde ze uit.

In een afzonderlijke studie gebruikte Dietrich Egli, universitair hoofddocent ontwikkelingscelbiologie aan de Columbia University, base editing om een ​​van de twee genetische mutaties in nieuw bevruchte eieren in te voegen. Eén richtte zich op een gen dat bekend staat als PCSK9 en dat cholesterol reguleert, en een ander richtte zich op HBG, dat codeert voor de foetale vorm van hemoglobine, een eiwit dat zuurstof transporteert. Hij koos deze twee genen omdat het goed bestudeerde doelwitten waren bij het bewerken van niet-erfelijke genen. Egli zei dat een peer-reviewed wetenschappelijk tijdschrift dit voorwaardelijk had geaccepteerd de studie.

Hoewel beide onderzoeken een stap in de richting van erfelijke genbewerking vertegenwoordigen, zei Egli dat het nog ver verwijderd is van gebruik in een klinische omgeving. Hoewel basisbewerking geen grote chromosomale schade lijkt te veroorzaken, blijven er tenminste twee belangrijke nadelen bestaan.

Egli, Niakan en hun teams ontdekten dat sommige van de embryo’s die ze bewerkten, wat zij beschreven als ‘mozaïek’ vertoonden, terwijl de beoogde bewerking niet in alle cellen effect had. Bovendien vonden ze allebei enkele ‘off-target’-effecten, waarbij onbedoelde genen werden gewijzigd. Dit brengt een risico met zich mee bij het bewerken van menselijke embryo’s, omdat uit dat embryo elke cel in het lichaam zal ontstaan.

“Dit is een lange trap met veel verschillende treden en misschien wat plateaus ertussen”, zei Egli. “We zijn helemaal onderaan begonnen en hebben een paar stappen in die richting gezet, maar ik denk dat we kunnen kijken naar de vooruitgang die is geboekt en dat er een discussie kan worden gevoerd over de voor- en nadelen van verder gaan.”

Genome editing in menselijke embryo’s heeft waarde, waardoor wetenschappers de regels kunnen begrijpen die van toepassing zijn op de vroegste stadia van het menselijk leven, zegt Helen O’Neill, universitair hoofddocent reproductieve en moleculaire genetica aan het Institute for Women’s Health, University College London. Bij geen van beide onderzoeken was zij betrokken.

“Het kan ons helpen begrijpen waarom zoveel embryo’s bij IVF zich niet ontwikkelen, stoppen, implanteren of vooruitgang boeken, ondanks dat ze morfologisch aanvaardbaar lijken”, zei O’Neill in een verklaring.

“Op de langere termijn kan het ons helpen helderder en medelevender na te denken over een zeer kleine groep patiënten met ernstige erfelijke aandoeningen voor wie pre-implantatie genetische testen niet voldoende zijn.”

O’Neill voegde eraan toe dat het debat rond het bewerken van embryo’s vaak wordt geformuleerd alsof het enige mogelijke eindpunt designerbaby’s zijn. “Die framing mist de werkelijke wetenschappelijke en klinische waarde”, merkte ze op.

Laurie Zoloth, hoogleraar religie en ethiek aan de Universiteit van Chicago, zei dat het onderzoek opnieuw het ethische debat over het veranderen van menselijke embryo’s op gang heeft gebracht, waarbij hij opmerkte dat het bewerken van embryo’s risicovol is en daarom, afgezien van het gebruik in wetenschappelijk onderzoek, voorlopig alleen om veiligheidsredenen verboden moet blijven. Ze merkte op dat er al manieren zijn om te voorkomen dat baby’s met genetische afwijkingen worden geboren: door genetische screening vóór de conceptie en tijdens de zwangerschap, en door embryo’s te testen voorafgaand aan implantatie tijdens IVF.

“Het probleem van het mozaïcisme is niet opgelost; ze begrijpen de langetermijneffecten van de interventie niet echt; en er is geen manier om een ​​zwangerschap te testen zonder, nou ja, een daadwerkelijke zwangerschap en een kind”, zei ze in een e-mail.

Er zijn ook theologische en filosofische kwesties op langere termijn rond het ‘ontwerpen’ van baby’s om gewenste eigenschappen te hebben, voegde ze eraan toe.

“Deze zijn zelfs nog diepgaander als ze baby’s lijken te ontwerpen die in de lange verre toekomst een lager risico zouden lopen op cardiovasculaire problemen, die kunnen worden aangepakt door levensstijlkeuzes en die in die hypothetische toekomst sowieso volledig behandelbaar zouden kunnen zijn met medicijnen.”

Hoewel het misschien verdedigbaar zou kunnen zijn om embryo’s te bewerken om aandoeningen zoals Tay-Sachs te voorkomen, een fatale neurologische aandoening die in de eerste paar maanden van het leven optreedt, zei ze dat er waarschijnlijk sprake zou zijn van een ‘verschuiving tussen behandeling en verbetering’, een situatie die zou kunnen leiden tot wat Zoloth het ‘Gattaca-probleem’ noemde naar de film uit 1997, waarin een samenleving wordt voorgesteld die geobsedeerd is door en gedicteerd wordt door genetische perfectie.

“Misschien leidt deze weg ons naar een toekomst die nog oneerlijker en onrechtvaardiger is, met de kinderen van de rijkste cursisten, en de kinderen van de armen zonder middelen, die niet in staat zijn om te concurreren in een democratie”, zei ze.

“Het is opvallend dat we aan de ene kant het vermogen hebben om zoveel middelen en aandacht te besteden aan het veranderen van de genetische code van een embryo om deze precies in lijn te krijgen met wat wij denken dat normaal of optimaal is, terwijl we er niet achter kunnen komen hoe we schone, veilige en boeiende basisscholen kunnen bieden voor kinderen met goedbetaalde leraren zodra ze geboren zijn,” voegde Zoloth eraan toe, en merkte op dat de kennis over hoe menselijke genetica fysieke eigenschappen en gedrag beïnvloedt nog steeds zeer beperkt is.

A onlangs vrijgegeven onderzoek naar de houding van het publiek richting onderzoek op menselijke embryo’s in vier landen gaf aan dat een meerderheid van de respondenten in Groot-Brittannië, Nederland en Spanje het gebruik van genoombewerking in embryo’s steunde, dat zou helpen een zwangerschap tot stand te brengen door een ernstige of levensbedreigende aandoening te elimineren. In Italië was dat cijfer echter 46%.

Zoloth merkte op dat hoewel bio-ethici de plicht hebben om na te denken en vragen te stellen, het verbieden van wetenschap ook risico’s met zich meebrengt.

“We willen onderzoek niet verbieden”, zei ze. “Daarom is het belangrijk om vangrails te plaatsen voor nieuwe wetenschap, en om zowel het onderzoek als de samenleving te beschermen.”

Meld u aan voor CNN’s Wonder Theory wetenschappelijke nieuwsbrief. Verken het universum met nieuws over fascinerende ontdekkingen, wetenschappelijke ontwikkelingen en meer.