XIII Andere vormen van gentechnologie
Hoewel 'gentechnologie' meestal (ook op deze webplek) als synoniem voor 'genetische manipulatie' wordt gebruikt, zijn er naast genetische manipulatie nog diverse andere technieken die ook als 'gentechnologie' aangeduid kunnen worden. Bovendien worden de verschillende vormen van gentechnologie (inclusief GM) ingezet voor uiteenlopende toepassingen. De mate waarin gentechnologie gebruikt wordt in die toepassingen, loopt echter sterk uiteen. Sommige van deze technieken en toepassingen roepen veel vragen en weerstand op, andere minder of niet. Bij de onderstaande opsomming is geen compleetheid nagestreefd.
DNA-analyse
Vele methoden en apparaten zijn ontwikkeld om DNA te analyseren, dat wil zeggen om de basenvolgorde (sequentie) te bepalen of om te onderzoeken of bepaalde kortere basenvolgorden voorkomen in een lang DNA-molecuul. (De basenvolgorde of sequentie is de volgorde waarin de vier basen voorkomen in het DNA: zie onder "Chromosoom" bij "Wat is genetische manipulatie".) Het bepalen van de basenvolgorde wordt ook wel sequencen genoemd en heeft een hoge vlucht genomen: de methoden en apparaten hiervoor zijn steeds krachtiger geworden, waardoor het werk steeds minder tijd en geld kost. Zo worden steeds vaker basenvolgorden van het complete DNA van een organisme opgehelderd. Anderzijds zijn apparaten voor het herkennen van korte basenvolgorden steeds kleiner geworden: vaak zijn ze geminiaturiseerd op chips, zodat weinig monstermateriaal nodig is.
Kloneren / klonen
Kloneren of klonen is het maken van een kopie van een DNA-fragment, van een cel of van een compleet organisme. Zodra het om een cel of organisme gaat, is een kloon echter slechts een genetische kopie: hij krijgt hetzelfde DNA mee als de ouder, maar dat wil niet zeggen dat hij ook qua uiterlijk, gedrag en functioneren hetzelfde is. In de natuur vindt klonen plaats als ongeslachtelijke voortplanting, bijvoorbeeld bij bacteriën, insecten, maar ook planten. Ook het stekken van planten door mensen is klonen.
Het klonen van DNA-fragmenten (hier wordt meestal van "kloneren" gesproken) wordt voor allerlei doeleinden gedaan; hiertoe wordt het beoogde DNA-fragment door GM ingebracht in bacteriën of andere cellen die makkelijk voort te kweken zijn. Op deze manier kan één geïsoleerd fragment van een DNA-molecuul snel vermenigvuldigd worden, zodat er voldoende van beschikbaar komt om het te analyseren of voor andere doeleinden te gebruiken.
Voor het klonen van dieren is de techniek van kerntransplantatie uitgevonden: een eicel wordt ontdaan van haar kern; de kern van een lichaamscel wordt in deze eicel ingebracht; de eicel wordt ingebracht in de baarmoeder van een draagmoeder. Net als bij genetische manipulatie zijn bij dieren die op deze wijze gekloond zijn, uiteenlopende onverwachte en onbedoelde effecten geconstateerd: spontane abortus, doodgeboorte, problemen met ademhaling en bloedsomloop, bloedarmoede, verhoogde lichaamstemperatuur bij geboorte, misvormingen in de lever, hersenen en het urine- en voortplantingsstelsel, vetzucht, onvoldoende functionerend immuunsysteem, bacteriële en virale infecties, een vroege dood vlak na de geboorte en een korte levensduur.
Cisgenese
Dit is genetische manipulatie waarbij alleen genen van de soort zelf ("soorteigen genen") gebruikt worden. Bij gebruik van "soortvreemde" genen wordt ter onderscheid ook wel van "transgenese" gesproken. In het Nederlandse DuRPh-project wordt bijvoorbeeld een cisgene aardappel ontwikkeld. Cisgenese wordt gebruikt omdat men hoopt dat het minder weerstand opwekt bij burgers dan transgenese: de Wageningen Universiteit heeft hiertoe de webplek Cisgenesis gecreëerd. Het begrip "soort" ligt echter niet ondubbelzinnig vast. Bovendien wordt GM met genen van nauw verwante maar verschillende soorten ook nog vaak cisgenese genoemd, bijvoorbeeld in het DuRPh-project. Hierdoor verwatert het begrip cisgenese. Bovendien is de techniek waarmee het gen geïsoleerd en ingebracht wordt, identiek bij cisgenese en transgenese: beide zijn vormen van genetische manipulatie. Pogingen om cisgenese buiten de EU-wetgeving voor gentechnologie te laten plaatsen, hebben dan ook gefaald.
Geninactivering
Genetische manipulatie wordt soms niet uitgevoerd door overdracht van genen, maar door een bestaand gen te inactiveren, dat wil zeggen te voorkomen dat het tot expressie komt. Dit kan op verschillende manieren. Soms wordt een kopie van het gen in omgekeerde (Engels: antisense-) oriëntatie ingebracht in het organisme. De antisense-kopie bindt dan aan het originele gen en voorkomt daardoor dat dit gen tot expressie komt. Ook wordt wel eens een oligonucleotide gebruikt dat aan het RNA bindt en daardoor eveneens de genexpressie verhindert. (Een oligonucleotide is een kort DNA- of RNA-fragment.) Een derde methode is het methyleren van een DNA-fragment, wat hetzelfde resultaat kan hebben. Een belangrijk verschil met gewone GM is dat GM door geninactivering gericht is: een bestaand gen wordt doelgericht gemanipuleerd (vgl. "Wetenschap", Beperkingen). Op deze manier kan echter alleen een bestaand gen uitgeschakeld worden en kunnen geen nieuwe genen toegevoegd worden.
Zowel Avebe als BASF hebben door middel van geninactivering met antisense-DNA gentechaardappelen gecreëerd, onder andere de Amflora, die in de EU geteeld mag worden. Weliswaar is in de Amflora naast antisense-DNA ook nog een nieuw gen (voor antibioticumresistentie) ingebouwd.
Mutagenese
Mutagenese is het veroorzaken van mutaties, veranderingen in het DNA. Dit kan op uiteenlopende manieren gebeuren. Een genetische manipulatie is in feite in dubbele zin een mutatie: een nieuw gen wordt toegevoegd en een bestaand DNA-fragment wordt door de invoeging onderbroken. Meestal wordt de term mutagenese echter gebruikt voor het veroorzaken van mutaties door bestraling met Röntgenstraling of door bepaalde chemische stoffen. Beide technieken leveren, net als GM, door hun ongerichtheid makkelijk onbedoelde effecten op.
Merkerondersteunde selectie
Merkerondersteunde selectie (marker-assisted selection) is het selecteren van planten op basis van DNA-fragmenten ("merkers") die verbonden zijn met een gewenste eigenschap van de plant. Een dergelijk fragment kan een gen zijn dat codeert voor die eigenschap, maar ook een ander DNA-fragment dat altijd in de plant aanwezig blijkt te zijn als de plant die eigenschap heeft. De eigenschap is meestal pas zichtbaar als de plant volgroeid is, maar het DNA-fragment is al te vinden bij het zaad of het kiemplantje door middel van DNA-analyse (zie hierboven). Een veredelaar kan op deze manier al een selectie maken uit het zaad of uit de kiemplantjes; hij hoeft niet te wachten tot de planten volgroeid zijn om te selecteren op de eigenschap zelf. Dit versnelt veredeling aanzienlijk. In tegenstelling tot GM grijpt merkerondersteunde selectie niet op moleculair niveau in in het DNA van de plant. In 2003 hield de FAO een internetdebat over merkerondersteunde selectie; de hele discussie valt terug te lezen op deze FAO-pagina.
Wetenschappelijk onderzoek
Veruit het meeste gebruik van gentechnologie is ten behoeve van wetenschappelijk onderzoek. Met name DNA-analysetechnieken en DNA-kloneringstechnieken worden heel veel gebruikt, maar ook worden planten, dieren en micro-organismen genetisch gemanipuleerd om hun functioneren te onderzoeken. Vooral voor biomedisch onderzoek worden veel transgene dieren gemaakt en gebruikt. Jaarlijks gaat het dan om vele tienduizenden dieren.
Door de krachtige sequencing-technieken (zie "DNA-analyse" hierboven) wordt de structuur van vele genen bekend waarvan de functie nog onbekend is. Een populaire manier om de functie van zo'n gen te ontdekken (mits het gen voorkomt in de muis), is het maken van een "knockout–muis". , Dit is een muis waarin door genetische manipulatie dit gen is uitgeschakeld (knocked out). Dit gebeurt door een speciale vorm van geninactivering: eerst wordt een inactieve vorm van het gen gemaakt, die (via enkele tussenstappen) wordt ingebracht bij heel jonge muize-embryo's; hieruit ontstaan gedeeltelijk gemanipuleerde muizen, die teruggekruist worden met de oorspronkelijke muizen en ingeteeld totdat muizen ontstaan die geen actieve exemplaren van het gen meer hebben. Zij dienen als modeldieren om te zoeken naar de functie van het gen, door vergelijking met "normale" muizen.
Forensisch onderzoek
Om misdaden op te lossen, gebruikt de politie DNA-analysetechnieken. Op de plaats van een misdaad kunnen vaak heel kleine resten lichaamsmateriaal gevonden worden. Het DNA hiervan wordt dan vergeleken met dat van verdachten.
Medische diagnostiek
Bij erfelijke ziekten is steeds vaker een bijbehorende DNA-afwijking bekend. Ook zijn DNA-kenmerken bekend die het risico op bepaalde andere ziekten verhogen. Door na te gaan of iemand dergelijke afwijkingen of kenmerken in zijn DNA draagt, kan men iets zeggen over de kans dat deze persoon een dergelijke ziekte zal krijgen. De beperking van dergelijke DNA-tests is dat ze zelden of nooit zekerheid geven en soms zelfs achteraf een vals resultaat blijken te geven. Dit komt doordat de relatie tussen DNA en uiterlijke eigenschappen nooit geheel ondubbelzinnig is (zie de pagina "Wetenschap"). Bovendien ziet de persoon in kwestie zich geconfronteerd met het dilemma of hij dergelijke voorkennis over een eventuele ziekte wel wil hebben.
Plantenveredeling, veeteelt, viskweek
Naast genetische manipulatie wordt in de plantenveredeling al langer gebruik gemaakt van een scala aan andere "gentechnologieën". Deze worden hier niet allemaal behandeld, maar twee voorbeelden zijn mutagenese (door middel van straling of chemicaliën) en merkerondersteunde selectie (zie boven). Mutagenese is een voorbeeld van een techniek die, net als GM, makkelijk onbedoelde effecten oplevert. Desondanks is het een van de technieken die in de EU-gentechrichtlijn 2001/18 (zie "Wet- en regelgeving") expliciet worden uitgesloten van de vergunningsplicht. Andersom zijn pogingen van Nederlandse onderzoekers en bedrijven om voor cisgenese (zie boven) ook een dergelijke uitzonderingspositie te krijgen, op niets uitgelopen. Merkerondersteunde selectie daarentegen is een techniek die niet op moleculair niveau ingrijpt in het DNA van de plant en is hierdoor populair bij tegenstanders van GM, zoals Greenpeace, dat het gebruik ervan stimuleert. Veredeling met merkerondersteunde selectie wordt ook wel merkerondersteunde veredeling genoemd (marker assisted breeding).
In de veeteelt worden zowel GM als klonen uitgeprobeerd: zie "Dieren".
Voedselproductie
In de voedingsmiddelenindustrie worden niet alleen producten van gemanipuleerde planten en dieren gebruikt, maar ook producten van gemanipuleerde micro-organismen, met name bacteriën. Dit betreft ingrediënten en additieven zoals citroenzuur, diverse vitaminen, xanthaangom, enz.; maar ook enzymen, die als hulpstof bij de productie van een voedingsmiddel dienen en niet in het eindproduct terechtkomen. De bacteriën worden gemanipuleerd om de productie van de betreffende stof te verhogen of om de stof te produceren in een andere, makkelijker te kweken, bacterie dan die welke de stof van nature maakt; in het geval van enzymen kan het ook gaan om het geschikt maken van het enzym voor de gewenste bereidingsomstandigheden van het voedingsmiddel. De producenten van deze stoffen (dus de bedrijven die deze bacteriën kweken) zijn bedrijven als het Nederlandse DSM. Ingrediënten en additieven uit gemanipuleerde micro-organismen vallen ook onder de EU-gentechwetgeving, maar zijn uitgezonderd van etikettering, met het gevolg dat de mate waarin ze gebruikt worden, onbekend is.
Een nieuw product waarmee men hoopt de veeteelt te kunnen 'omzeilen', is 'kweekvlees'. Dit wordt gemaakt door spierstamcellen van diverse dieren in het lab op te kweken tot spierweefsel. Het proces is nog in ontwikkeling. De Nederlandse worstproducent Stegeman is een van de financiers van de ontwikkeling van kweekvlees.
Boomteelt
Bomen worden genetisch gemanipuleerd ten behoeve van de papier-, hout- en brandstofindustrie. Zie hierover "Gentechbomen", "Voedsel en landbouw".
Brandstofproductie
Door het opraken van fossiele brandstoffen is belangstelling ontstaan om brandstoffen uit planten te produceren. Voor de productie van deze 'agrobrandstoffen' worden vaak genetisch gemanipuleerde planten gebruikt. Naast veevoer is dit zelfs de meest voorkomende toepassing van genetisch gemanipuleerde planten geworden. Deze ontwikkeling wordt verder toegelicht onder "Voedsel en landbouw".
Medicijnproductie
Voor het ontwikkelen van gentechmedicijnen wordt veel gebruik gemaakt van gemanipuleerde bacteriën of van dieren (koeien, varkens, schapen, geiten, konijnen) waarbij dan in de melk een bepaalde stof wordt geproduceerd. Er is op bepaalde punten een raakvlak tussen het medische gentechonderzoek en landbouw. Zo worden planten gemanipuleerd om stoffen te produceren die door de farmaceutische industrie worden gebruikt (bijv. anticonceptiemiddelen, groeihormonen). Deze 'farmaplanten' worden door boeren geteeld. Een groot risico is dat deze planten in de voedingsketen terechtkomen. Ook wordt gewerkt aan het inbrengen van vaccins in o.a. banaan waarmee eetbare vaccins tot stand komen.
Medische gentechnologie is meer geaccepteerd dan gentechvoedsel. Het feit dat er naar medicijnen wordt gezocht die ziekten kunnen bestrijden maakt het minder controversieel. Toch wordt het gebruik van dieren als medicijnfabriek bekritiseerd, zijn de medicijnen over het algemeen erg duur en kennen veel toepassingen nog teveel risico's.
Gentherapie
Ook gentherapie, waarbij een menselijk gen bij een mens wordt ingebracht om te pogen een ziekte op te lossen is gentechnologie. Bij gentherapie wordt geprobeerd om ziekten op te lossen door het inbrengen van een gen dat een bepaalde stof in het lichaam moet gaan aanmaken. Dit gen wordt ingebracht door middel van een vector, waarvoor verschillende virussen worden gebruikt. Tot nu toe is er heel weinig resultaat geboekt met alle gentherapie-experimenten. Wel zijn er een aantal risico's naar boven gekomen. Zo blijkt het virusmateriaal via ontlasting en lichaamsvochten gedurende een zekere periode na de behandeling vrij te komen. Een ander risico is dat het ingebrachte gen op een plek in het genoom terechtkomt waardoor het ontstaan van bijv. kanker wordt gestimuleerd. Bij een experiment in Frankrijk zijn twee patienten hierdoor overleden aan leukemie.
Biologische wapens
De toepassing van gentechnologie die het meest in nevelen gehuld is, is de ontwikkeling van biologische wapens. Het is nauwelijks bekend of en in welke mate deze ontwikkeling plaatsvindt, maar de mogelijkheid bestaat zeker en het onderwerp kan, ondanks alle ongeloofwaardige complottheorieën, beter niet genegeerd worden. Voormalig secretaris-generaal van de VN Kofi Annan waarschuwde ervoor. Met name ziekteverwekkers zoals virussen worden mogelijkerwijs gemanipuleerd om ze effectiever als wapen te kunnen inzetten.
Overige toepassingen
Er is nog een reeks andere toepassingen van gentechnologie, met name: gentechaardappelen voor industriële zetmeelproductie, gentech-enzymen voor wasmiddelen, gentechbacteriën voor bodem- en waterreiniging, gentechkatoen voor textiel en voor papier, gentechbloemen, gentechdoping in de sport, fluorescerende zebravissen ("gloeivissen", illegaal aangetroffen in Nederland), gekloneerde huiskatten (zie "Dieren").