Jurassic World scientists still haven’t learned

Alleen omdat je het kunt, betekent niet dat je het zou moeten doen – genetisch ingenieurs in de praktijk kunnen leren van dit waarschuwende verhaal.

“Jurassic World: Dominion” is hyperbolische Hollywood-entertainment op zijn best, met een actievol verhaal dat weigert om de realiteit in de weg te laten staan van een goed verhaal. Toch biedt het, net als zijn voorgangers, een onderliggend waarschuwingsverhaal over technologische hoogmoed dat zeer reëel is.

Terwijl ik bespreek in mijn boek “Films uit de Toekomst,” ging Stephen Spielberg’s “Jurassic Park” uit 1993, gebaseerd op Michael Crichton’s roman uit 1990, de gevaren van ongeremde ondernemingszin en onverantwoordelijke innovatie niet uit de weg. Wetenschappers waren destijds dichter bij het kunnen manipuleren van DNA in de echte wereld, en zowel het boek als de film vingen opkomende zorgen op dat het spelen met Gods genetische code van de natuur tot verwoestende gevolgen zou kunnen leiden. Dit werd beroemd verwoord door een van de protagonisten van de film, Dr. Ian Malcolm, gespeeld door Jeff Goldblum, toen hij verklaarde: “Jullie wetenschappers waren zo bezig met de vraag of ze het konden, dat ze niet stopten om zich af te vragen of ze het wel moesten.”

In de nieuwste aflevering van de "Jurassic Park"-franchise komt de samenleving tot het besef van de gevolgen van innovaties die op zijn best slecht doordacht waren. Een reeks van "mogelijkheden" boven "behoren" heeft geleid tot een toekomst waarin weer tot leven gebrachte en opnieuw ontworpen dinosaurussen vrij rondlopen, en de dominantie van de mensheid als soort wordt bedreigd.

In de kern van deze films staan vragen die actueler zijn dan ooit: Hebben onderzoekers de les van “Jurassic Park” geleerd en de kloof tussen “zou kunnen” en “zou moeten” voldoende gedicht? Of zal de wetenschap en technologie van DNA-manipulatie blijven voortschrijden zonder dat er consensus bestaat over hoe ze ethisch en verantwoordelijk te gebruiken?

De eerste versie van het menselijk genoom werd met veel enthousiasme gepubliceerd in 2001, waarmee de weg werd vrijgemaakt voor wetenschappers om complexe genetische sequenties te lezen, opnieuw te ontwerpen en zelfs te herschrijven.

Echter, bestaande technologieën waren tijdrovend en duur, waardoor genetische manipulatie buiten het bereik van veel onderzoekers lag. De eerste versie van het menselijk genoom kostte naar schatting US$300 miljoen, en daaropvolgende volledige genoomsequenties net iets minder dan $100 miljoen – een ontoegankelijk bedrag voor alle onderzoeksgroepen, behalve de best gefinancierde. Naarmate bestaande technologieën werden verfijnd en nieuwe beschikbaar kwamen, konden echter kleinere labs – en zelfs studenten en “doe-het-zelf bio” hobbyisten – vrijer experimenteren met het lezen en schrijven van genetische code.

In 2005 stelde bio-ingenieur Drew Endy voor dat het mogelijk zou moeten zijn om met DNA te werken op dezelfde manier als ingenieurs werken met elektronische componenten. Net zoals ontwerpers van elektronica minder bezig zijn met de fysica van halfgeleiders dan met de componenten die ervan afhankelijk zijn, betoogde Endy dat het mogelijk zou moeten zijn om gestandaardiseerde op DNA gebaseerde onderdelen genaamd “biobricks” te creëren die wetenschappers zouden kunnen gebruiken zonder experts te hoeven zijn in de onderliggende biologie.

Het werk van Endy en anderen vormde de basis voor het opkomende veld van synthetische biologie, dat technische en ontwerpprincipes toepast op genetische manipulatie.

Wetenschappers, ingenieurs en zelfs kunstenaars begonnen DNA te benaderen als een biologische code die gedigitaliseerd, gemanipuleerd en opnieuw ontworpen kon worden in cyberspace, op vrijwel dezelfde manier als digitale foto's of video's. Dit opende op zijn beurt de deur naar het herprogrammeren van planten, micro-organismen en schimmels om farmaceutische geneesmiddelen en andere nuttige stoffen te produceren. Gemodificeerde gist produceert bijvoorbeeld de vlezige smaak van vegetarische Impossible Burgers.

Ondanks de toenemende belangstelling voor genbewerking, bleef het grootste obstakel voor de verbeelding en visie van de vroege pioniers van de synthetische biologie nog steeds de snelheid en kosten van bewerkingstechnologieën.

Toen veranderde CRISPR alles.

In 2020 wonnen wetenschappers Jennifer Doudna en Emanuelle Charpentier de Nobelprijs voor de scheikunde voor hun werk aan een revolutionaire nieuwe technologie voor het bewerken van genen, waarmee onderzoekers DNA-sequenties binnen genen nauwkeurig kunnen knippen en vervangen: CRISPR.

CRISPR was snel, goedkoop en relatief eenvoudig te gebruiken. En het ontketende de verbeelding van DNA-coders.

Meer dan enige eerdere vooruitgang in genetische manipulatie, maakten CRISPR-technieken het mogelijk om methoden uit digitale codering en systeemtechniek toe te passen op de biologie. Deze kruisbestuiving van ideeën en methoden leidde tot doorbraken, variërend van het gebruik van DNA om computergegevens op te slaan tot het creëren van 3D-“DNA-origami” structuren.

CRISPR opende ook de weg voor wetenschappers om het herontwerpen van volledige soorten te verkennen – waaronder dieren terugbrengen uit uitsterven.

Genetische aandrijvingen gebruiken CRISPR om een stuk genetische code rechtstreeks in het genoom van een organisme in te voegen en ervoor te zorgen dat specifieke eigenschappen worden overgeërfd door alle volgende generaties. Wetenschappers experimenteren momenteel met deze technologie om ziekte-overdragende muggen te bestrijden.

Ondanks de potentiële voordelen van de technologie, roepen gen-drives ernstige ethische vragen op. Zelfs wanneer toegepast op duidelijke bedreigingen voor de volksgezondheid zoals muggen, zijn deze vragen niet eenvoudig te navigeren. Ze worden nog complexer wanneer men hypothetische toepassingen bij mensen overweegt, zoals het verbeteren van sportprestaties in toekomstige generaties.

Vooruitgang in genbewerking heeft het ook gemakkelijker gemaakt om het gedrag van individuele cellen genetisch te veranderen. Dit staat centraal bij bioproductietechnologieën die eenvoudige organismen herontwerpen om nuttige stoffen te produceren, variërend van vliegtuigbrandstof tot voedingsadditieven.

Het staat ook centraal in controverses rond genetisch gemanipuleerde virussen.

Sinds het begin van de pandemie zijn er geruchten dat het virus dat COVID-19 veroorzaakt, het resultaat is van genetische experimenten die mis zijn gegaan. Hoewel deze geruchten onbevestigd blijven, hebben ze het debat opnieuw aangewakkerd rond de ethiek van gain-of-function-onderzoek.

Gain-of-function onderzoek maakt gebruik van DNA-bewerkingstechnieken om de functie van organismen te veranderen, waaronder het vergroten van het vermogen van virussen om ziekte te veroorzaken. Wetenschappers doen dit om mogelijke mutaties van bestaande virussen te voorspellen en zich daarop voor te bereiden, die hun vermogen om schade aan te richten vergroten. Dergelijk onderzoek brengt echter ook de mogelijkheid met zich mee dat een gevaarlijk versterkt virus buiten het laboratorium vrijkomt, hetzij per ongeluk, hetzij opzettelijk.

Tegelijkertijd is de toenemende beheersing van wetenschappers over biologische broncode wat hen in staat heeft gesteld om snel de Pfizer-BioNTech en Moderna mRNA-vaccins te ontwikkelen om COVID-19 te bestrijden. Door de genetische code die cellen instrueert om onschadelijke versies van virale eiwitten te produceren nauwkeurig te ontwerpen, kunnen vaccins het immuunsysteem voorbereiden om te reageren wanneer het het daadwerkelijke virus tegenkomt.

Hoewel Michael Crichton visionair was, is het onwaarschijnlijk dat hij had kunnen voorzien hoe ver de mogelijkheden van wetenschappers om biologie te manipuleren de afgelopen drie decennia zijn gevorderd. Het terugbrengen van uitgestorven soorten, hoewel een actief onderzoeksgebied, blijft buitengewoon moeilijk. In veel opzichten zijn onze technologieën echter aanzienlijk verder ontwikkeld dan die in “Jurassic Park” en de daaropvolgende films.

Maar hoe hebben we het gedaan op het vlak van verantwoordelijkheid?

Gelukkig is de overweging van de sociale en ethische kant van genbewerking hand in hand gegaan met de ontwikkeling van de wetenschap. In 1975 kwamen wetenschappers overeen over benaderingen om ervoor te zorgen dat opkomend recombinant DNA-onderzoek veilig zou worden uitgevoerd. Vanaf het begin waren de ethische, juridische en sociale dimensies van de wetenschap ingebouwd in het Menselijk Genoom Project. Doe-het-zelf biogemeenschappen zijn vooropgelopen in veilig en verantwoord genbewerkingsonderzoek. En maatschappelijke verantwoordelijkheid is een integraal onderdeel van synthetische biologiecompetities.

Hoewel genbewerking steeds krachtiger en toegankelijker wordt, is een gemeenschap van goedbedoelende wetenschappers en ingenieurs waarschijnlijk niet voldoende. Hoewel de “Jurassic Park”-films dramatische vrijheden nemen in hun portrettering van de toekomst, hebben ze wel één ding goed: Zelfs met goede bedoelingen gebeuren er slechte dingen wanneer je krachtige technologieën mengt met wetenschappers die niet zijn opgeleid om na te denken over de gevolgen van hun acties – en niet hebben gedacht om experts te raadplegen die dat wel hebben gedaan.

Misschien is dit wel de blijvende boodschap van “Jurassic World: Dominion” – dat, ondanks ongelooflijke vooruitgang in genetisch ontwerp en engineering, dingen mis kunnen en zullen gaan als we de ontwikkeling en het gebruik van de technologie niet omarmen op maatschappelijk verantwoorde manieren.

Het goede nieuws is dat we nog steeds tijd hebben om de kloof tussen "zou kunnen" en "zou moeten" te dichten in hoe wetenschappers genetische code herontwerpen en re-engineeren. Maar zoals "Jurassic World: Dominion" bioscoopbezoekers herinnert, is de toekomst vaak dichterbij dan het lijkt.

Door Andrew Maynard, Hoogleraar Verantwoordelijke Innovatie, Arizona State University. Dit artikel is opnieuw gepubliceerd van The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.