Lees artikel.

54 wetenschap
TEKST ASTRID SMIT
ILLUSTRATIE JOOST OVERBEEK
wetenschap 55
WWW.INTERMEDIAIR.NL
INTERMEDIAIR 40
5 OKTOBER 2007
Bouwen aan de blauwprint van het leven
Leven maken
In de biotechnologie breekt een nieuw tijdperk aan. Wetenschappers
proberen met bouwstenen uit de natuur zelf levende cellen te maken. Het
biedt volgens hen ongekende mogelijkheden voor de farmacie, chemie en
ontwikkeling van brandstoffen. Maar er kleven ook risico’s aan.
D
e natuur is een machine. Een machine die
nog beter en efficiënter kan functioneren. Haal haar uit elkaar, ontwerp met de
onderdelen een nieuwe, andere machine
en ontdek de ongekende mogelijkheden, zegt Drew
Endy van het Massachusetts Institute of Technology
(MIT). We staan volgens hem aan de vooravond van
een revolutie in de wetenschap. ‘Ziet u deze brug?’,
vraagt hij zijn toehoorders in het Theater Diligentia
in Den Haag – wetenschappers, vertegenwoordigers
van ngo’s en de overheid – terwijl hij in een powerpointpresentatie een imposant viaduct laat zien dat
honderden meters bo-
ven het landschap uittorent. ‘Technologie uit het Stenen Tijdperk’, provoceert de 37-jarige ingenieur. ‘De
nieuwe bouwstenen komen uit de biologie.’ Niet dat
daarmee bruggen te bouwen zijn, maar wel nieuwe
medicijnen, chemicaliën en biobrandstoffen.
Endy was eind september een van de sprekers op een
publiek debat over synthetische biologie, dat werd georganiseerd door het Haagse Rathenau Instituut. De
Amerikaan is een belangrijke vertegenwoordiger van
de synthetische biologie, een ontluikend vakgebied
dat de bakens in de biotechnologie flink zal verzetten.
‘De biotechnologie gaat
een nieuwe fase in’,
zo zegt ook bio-
technologie-expert Huib de Vriend die er samen
met Rinie van Est en Bart Walhout van het Rathenau Instituut de verkennende studie Leven maken
over schreef. ‘Hielden biotechnologen zich tot nu
toe vooral bezig met het lezen van het dna, nu gaan
ze het dna zelf schrijven’, aldus De Vriend. ‘Veranderden ze het dna tot nu toe slechts via trial and error – door hier en daar een stukje dna aan te passen
– nu gaan onderzoekers heel gericht complete
nieuwe biologische systemen ontwerpen en bouwen.’
Het maken van leven is, kortom, dichterbij dan we
denken.
Synthetische biologen als Endy speuren in de cel
naar bouwstenen die allerlei specifieke functies in
een cel uitoefenen. Net als elektro-ingenieurs een
elektronisch circuit bouwen, hopen zij met deze
biobricks biologische circuits te ontwerpen en fabriceren. De biobricks – stukjes dna, rna, biomotoren of promotoren – zijn als het ware de dioden, transistoren en schakelaars op het
elektronische
printplaatje.
Ze
worden in gewenste
volgorde achter elkaar gezet, zodat ze precies het eiwit produceren dat de ingenieurs op de tekentafel hebben bedacht. Er zijn al dnaschakelaars gemaakt die
alleen tot actie overgaan
– bijvoorbeeld de productie van een bepaald
medicijn op een bepaald
moment – als ze twee, drie
of vier positieve signalen uit
hun omgeving doorkrijgen. De biobricks zijn via
een internetcatalogus zo in te zien en te bestellen
w
(http: part.mit.edu).
wetenschap 57
WWW.INTERMEDIAIR.NL
INTERMEDIAIR 40
5 OKTOBER 2007
‘Het zou mij niet
verbazen als binnen enkele decennia het complete
dna van de mens
met een synthesizer kan worden
gemaakt’
w
Wereldwijd zijn er zo’n zeventig bedrijven actief
die op bestelling kunstmatige dna-strengen maken.
Geef de gewenste dna-code door en zij maken de dubbele helix. De dna-strengen worden gemaakt met
dna-synthesizers, apparaten die de vier bouwstenen
van het dna – de nucleotiden A, C, G, T – aan elkaar
plakken. Die synthesizers bestaan al sinds de jaren
tachtig, maar worden steeds sneller en feillozer. ‘De
ontwikkelingen gaan ontzettend hard’, aldus Endy.
‘Elke twee jaar weten ze de lengte van een feilloze
dna-streng te verdubbelen. Het zou mij niet verbazen als binnen enkele decennia het complete dna van
een zoogdiercel zoals dat van de mens (drie miljard
nucleotide-paren; red.) met een synthesizer kan worden gemaakt.’
De synthetisch biologen proberen op twee manieren kunstmatig leven te creëren. Door een cel –
meestal die van een bacterie – genetisch uit te kleden
tot de meest essentiële functies en dan daarin de gewenste biologische circuits weer in te bouwen, óf
door compleet vanuit biobricks een levend biologisch systeem op te bouwen.
Met de eerste optie zijn onderzoekers het verst gevorderd. Zo wist genenjager Craig Venter – beroemd omdat hij als eerste het complete menselijke genoom in
kaart bracht – deze zomer het complete dna van de
ene bacterie in een lege bacterie te brengen waar het
genetische materiaal uit was verwijderd, zo meldde
hij in Science. Het leverde een levende bacterie op en is
de opmaat naar een volgende stap: compleet synthetisch dna in een leeggemaakte bacterie brengen. Zijn
droom is bacteriën te ontwerpen die goedkoop en efficiënt brandstof produceren. Je stopt er suikers of
zonlicht in en er komt alcohol, waterstof of olie uit.
De tweede optie, het maken van een cel uit individuele bouwstenen, is natuurlijk een nog grotere opgave
– áls dit al ooit zal lukken. Hoe zorg je dat er een celwand ontstaat of de cel zich bijvoorbeeld zelfstandig
gaat vermenigvuldigen? Hiervoor moet je in feite het
complete leven van een cel begrijpen. Toch zijn er onderzoekers die menen dat dit mogelijk is. Geef ons
tien miljoen dollar en we realiseren deze bottom-up
droom – vanuit het niets iets opbouwen –, zo zeiden
onderzoekers van de Harvard Medical School in Boston deze zomer in het populair wetenschappelijke
tijdschrift New Scientist. Ze claimen de complete
blauwprint van de opbouw van een cel te hebben
ontworpen. En zij zijn niet de enigen. Ook Duitse en
Italiaanse onderzoekers zeggen al zover te zijn.
Bluf? Nee, zegt Sef Heijnen, hoogleraar biotechnologie aan de Technische Universiteit Delft. ‘Maar ik
denk dat het alleen mogelijk is als je bouwstenen uit
levende cellen haalt. Niet morgen, maar wel over een
jaar of tien, twintig’
Maar leven creëren wil hij het niet noemen. ‘Je maakt
leven na. Als ik een auto uit elkaar haal en weer in elkaar zet, heb ik geen auto gemaakt. Je creëert pas leven als je vanuit een soort oersoep iets nieuws kunt
laten ontstaan’, zegt hij fel. ‘Laten we synthetische biologie alsjeblieft niet in een taboesfeer trekken. Het is
prachtige innovatieve techniek met ongekende mogelijkheden, een uitdaging voor aanstaande bèta’s.’
Zijn collega Cees Dekker, hoogleraar moleculaire biofysica aan de Technische Universiteit Delft, is een andere mening toegedaan. ‘Ja, in zekere zin is dit leven
creëren. Als het lukt om vanuit dode bouwstenen –
dna, eiwitten, lipiden – een zelfstandig zichzelf vermenigvuldigend wezen voort te brengen, maak je leven.
We kunnen dan levende systemen nabouwen en waarschijnlijk ook nieuwe elementen creëren.’ Hij heeft er
geen moeite mee, ook al is hij overtuigd christen. ‘In de
nanotechnologie maken we voortdurend materialen
met eigenschappen – koolstofnanostructuren – die in
de vrije natuur niet bestaan. De mens heeft een zekere
beheersing over zowel de dode natuur en levende natuur. Dat maakt voor mij geen principieel verschil.’
Deze zomer nam hij deel aan Kavli Futures Symposium in Groenland, waar hij met zestien andere leidende
wetenschappers in de nanotechnologie en synthetische biologie – Drew Endy was er ook bij – de Ilulissat
Statement opstelde. Hierin verklaren de wetenschappers dat de synthetische biologie over vijftig jaar evenveel impact zal hebben als de elektronica nu heeft op
onze samenleving, maar dat iedereen zich naast de
enorme voordelen ook bewust moet zijn van de risico’s. ‘Het gaat erom wat je met deze revolutionaire
technologie doet. Wend je die ten goede aan of ten
slechte? We moeten goed nadenken over de toepassing
ervan’, aldus Dekker.
Het is een van de redenen waarom het Rathenau
Instituut het debat in Den Haag organiseerde. Het
publiek, beleidsmakers en politici moeten geattendeerd worden op het feit dat synthetische biologie
in opkomst is en dat ze er zich er een mening over
moeten vormen, aldus de organisatoren. Willen we
dit, en wat zijn de risico’s? En wie krijgt beschikking
over deze technologie?
In 2005 wisten Amerikaanse onderzoekers het
Spaanse griepvirus met de synthesizer (virus bestaat vooral uit erfelijk materiaal) na te maken.
Even later volgde het pokkenvirus. Kan iedere gek
met een beetje verstand van zaken in zijn garage
straks een levensgevaarlijk organisme in elkaar zetten, en zo ja, hoe voorkom je dat? Hoe moeten laboratoria worden beveiligd?
In Den Haag verliepen de discussies kalm. ‘Er is een
vrij grote negatieve selectie tegen dergelijke garagetechnologen’, relativeerde Endy. Tweede Kamerlid Chantal Gillárd, die de verkennende studie van