Bij een bijeenkomst in mei 2016, achter gesloten deuren ergens op het universiteitscomplex van Harvard, is een groep topwetenschappers bijeengekomen om over een uitermate controversieel onderwerp te spreken: het uit het niets nabouwen van het menselijk genoom. Dat wil zeggen: al het DNA, echt base voor base, nabouwen. Met andere woorden: een mens uit het niets bouwen.
Hoe haalbaar en zinnig is hun plan?
Doel van het project
Het project, dat de werktitel “HGP-Write: Testing Large Synthetic Genomes in Cells”[1] heeft, heeft als doel om grote delen van het menselijk genoom (en andere complexe organismen) synthetisch te dupliceren en in een cel in te brengen. Dus: het DNA van een cel compleet herschrijven; herhalen wat Craig Venter gelukt is met bacteriën die duizenden malen eenvoudiger in elkaar zitten dan menselijke cellen. Als je bedenkt dat 98% van het DNA bestaat uit non-coding DNA waarvan de functie maar voor een deel opgehelderd is, is dit doel opmerkelijk ambitieus. Aan de andere kant: alleen als we dergelijke ambitieuze doelen stellen, komen we op echt visionaire oplossingen voor de problemen die voor ons liggen. Dit doel is minder onhaalbaar dan het op het eerste gezicht lijkt, en zal gedetailleerd inzicht geven in de menselijke biologie op celniveau.Image may be NSFW.
Clik here to view.
Wat is mogelijk, als we eenmaal DNA op enorme schaal kunnen schrijven?
DNA bepaalt in zeer grote mate eigenschappen als intelligentie, temperament, gezondheid en uiterlijk. Dus het zou mogelijk worden om bijvoorbeeld Albert Einstein, Pamela Anderson of Marilyn Monroe (als je voor zowel looks als brains gaat) te klonen. Of zelf een supermens te ontwikkelen die over bovenmenselijke eigenschappen beschikt; denk aan een erg hoge reactiesnelheid, een supergevoelig gehoor of denksnelheid. Overigens is dit niet de meest voor de hand liggende toepassing. Bionica maakt het steeds eenvoudiger om ons lichaam te “upgraden” met elektronica: een geavanceerd gehoorapparaat hoort bijvoorbeeld meer dan zelfs het gevoeligste oor. Het voornaamste voordeel is het kunnen ontraadselen van ziekten.
Voor welke uitdagingen staan de onderzoekers?
Het menselijk genoom bestaat uit ongeveer 3 miljard baseparen, de bouwstenen van DNA. Baseparen, de ‘letters’ van DNA, kunnen vier mogelijke waardes aannemen: AG, GA, CT en TC. De complementaire base wordt in een publicatie van de structuur van een stuk DNA weggelaten omdat deze altijd vast ligt. Ongeveer 1,5% van alle DNA bevat de code voor eiwitten. Van de rest weten we dat 80% op de een of andere manier een biologische functie heeft. DNA kent ook een interne structuur: er zijn zogeheten introns (eilanden non-coding DNA in genen). DNA is georganiseerd in paren chromosomen. Op het einde van de chromosomen kennen we telomeren, beschermende ‘kappen’. De bedoeling is dat dit allemaal wordt gesynthetiseerd en dat deze kunstmatige inhoud een menselijke cel overneemt. Vermoedelijk zal deze dan ook voorzien zijn van kunstmatige mitochondriën. Deze kleine celonderdelen, die energie leveren, hebben hun eigen DNA.
Afhankelijk van de staat waarin de cel zich moet bevinden, vermoedelijk een universele stamcel, moeten sommige genen uit worden geschakeld, door hun baseparen elk van een methylgroepje te voorzien.
Kortom: een qua omvang enorme klus.
Waarom streven ze dit doel na?
Op dit moment weten we eigenlijk nog bedroevend weinig van cellen met een celkern, laat staan meercellige organismen.
Bacteriën kunnen we aardig temmen – en zelfs dan blijken we nog heel veel niet te weten. Het is genetische grootheid Craig Venter met pijn en moeite gelukt om een bacterie te ontwikkelen die alleen de allernoodzakelijkste genen bevat om te groeien en zich voort te planten – Mycoplasma laboratorium. Deze bacterie bevat slechts 473 genen, maar van bijna de helft van die genen weten we nog steeds niet waarom ze nodig zijn.
Bij een mens is dit probleem onvoorstelbaar veel groter. We hebben de ongeveer 20.000 genen in kaart gebracht, maar we hebben maar een vaag benul van hoe de cel regelt in welke situatie en in welke volgorde, welk gen wordt aangeschakeld. Wel zijn er vermoedens. Zo weten we, zoals gezegd, dat viervijfde deel van het DNA een biologische functie heeft, dus dat dit DNA de meest waarschijnlijke opslagplaats is voor dit regelsyssteem.
Het interessantste vermoeden is m.i. dat ribosomen de cel regelen en de spin in het web vormen. Ribosomen zijn de complexe RNA-reuzenmoleculen die RNA vertalen in eiwitten. Niet zozeer zelfzuchtige genen, maar zelfzuchtige ribosomen dus. Zie de link direct hierna.
Verder lezen
Ribosomen vormden oorsprong van het leven
Bronnen
1. 150 scientists just met in secret to discuss creating a synthetic human genome, ScienceAlert (2016)
Het bericht Groep gaat DNA mens nabouwen verscheen eerst op Visionair.