Opruimdienst voor ggo’s

Een genetische schakelaar kan genetisch gemodificeerde organismen neutraliseren zodat ze de omgeving niet kunnen 'besmetten'.

Over de hele wereld verspreid leven ontelbaar veel genetisch gemodificeerde Escherichia coli in vaten. De bacteriën fabriceren nuttige dingen, zoals medische insuline, plastic polymeren en voedingsadditieven. Als ze hun werk hebben gedaan, dan worden ze als industrieel afval afgevoerd of als meststof gebruikt.

Deze manier van werken levert momenteel weinig risico’s op voor het milieu, want de gemodificeerde E. coli zijn zwak vergeleken met hun wilde neefjes. Buiten het lab zouden ze niet lang overleven. Maar kunstmatige vormen die vandaag nog niet zijn uitgevonden, zouden wél op plaatsen kunnen terechtkomen waar ze niet gewenst zijn en daar de nodige risico’s creëren. Wat als, bijvoorbeeld door een ongeval, resistente vormen in een tot dan toe goed in evenwicht verkerend ecosysteem de bovenhand halen?

Of als gemodificeerde bacteriën modificaties – zoals resistentie tegen antibiotica – door horizontale transfer van genen met hun natuurlijke tegenhangers gaan delen? Of als een rivaliserend bedrijf een gepatenteerde bacterie steelt om winst te halen uit de in het DNA gecodeerde geheimen? Wetenschappers ontwikkelen nu methodes die ervoor moeten zorgen dat er toch geen schade wordt aangericht als er zich zoiets zou voordoen.

In 2009 begon bio-ingenieur Brian Caliando, toen verbonden aan de Universiteit van Californië, San Francisco, te werken aan een middel om er zeker van te zijn dat het bewerkte DNA van een genetisch gemodificeerd organisme, als het ontsnapt of gestolen wordt, kan worden vernietigd. Kort daarvoor had hij gelezen over CRISPR, een recent ontdekt verdedigingsmechanisme dat bacteriën gebruiken om tegen het DNA van binnendringende virussen op te treden en dat DNA te vernietigen. Hij realiseerde zich dat hij dit in genetisch gemodificeerde bacteriën kon gebruiken als een ingebouwde, dodende schakelaar.

Caliando ontwikkelde onder leiding van Christopher Voigt – eerst aan de Universiteit van Californië in San Francisco en daarna aan het MIT – DNAi, een op CRISPR gebaseerd systeem dat bacteriën dwingt hun eigen gemodificeerd DNA op te ruimen. Hij maakte gebruik van CRISPR programmeerde Caliando plasmides – kleine cirkels van zich autonoom replicerend DNA – om te coderen voor de RNA-bases en -enzymes die de dodende schakelaar vormen. Hij bracht deze plasmides in genetisch gemodificeerde E. coli in, waar ze aan de slag gingen en de bacteriën met hun dodelijke programma infecteerden. Door een suiker – arabinose – aan het vat toe te voegen, werd de dodende schakelaar aangezet en begon het DNAi het genetisch gemodificeerde DNA van de bacteriën in stukjes te hakken.

Het werk van Caliando, dit jaar gepubliceerd in Nature Communications, bevindt zich nu nog in een testfase. Dezelfde principes zouden aan andere organismen en omstandigheden kunnen worden aangepast. Zo zou DNAi kunnen voorkomen dat genetisch gemodificeerde organismen door kruisbestuiving nabijgelegen velden treffen.