Er is veel ophef geweest over muggen; specifiek de genetisch gemanipuleerde variëteit. In de zomer van 2021 pionierde een team wetenschappers van de Universiteit van Californië, Santa Barbara en de Universiteit van Washington met een methode om het zicht van muggen te knoeien, waardoor het voor hen erg moeilijk werd om menselijke doelwitten te vinden.

Hoe hebben ze zo'n prestatie volbracht? Met behulp van een tool voor genetische manipulatie, bekend als CRISPR.

‘CRISPR was oorspronkelijk een manier waarop bacteriën zich ontwikkelden om virussen te bestrijden’, zei Raphael Ferreira, een genomics-ingenieur aan de Harvard Medical School toen we hem in 2021 spraken. Vaak vergeleken met een ‘moleculaire schaar’, gebruikt CRISPR gespecialiseerde eiwitten genaamd Cas — afkorting van CRISPR-geassocieerde enzymen om DNA- of RNA-strengen op een precieze, voorgeprogrammeerde locatie te knippen. Vervolgens kan het systeem het gewenste gen op die plaats invoegen of verwijderen, en altviool :genetisch gemodificeerd organisme.

CRISPR opent een wereld van mogelijkheden, waaronder vele – zoals verblindende muggen – op het gebied van de menselijke gezondheid. Maar dat is niet het enige waarvoor het wordt gebruikt. "We hebben zoveel varianten van die technologie, het heeft ons in staat gesteld om elke mogelijke vorm van genetische manipulatie uit te voeren", aldus Ferreira.

Hier zijn enkele van de wildste manieren waarop wetenschappers CRISPR binnen (en mogelijk ook buiten) het laboratorium toepassen.

1. Pittige tomaten en cafeïnevrije koffiebonen kweken
2. Wijn zonder kater maken
3. Allemaal bull, geen gevecht
4. Verloren soorten weer tot leven wekken

1. Het kweken van pittige tomaten en cafeïnevrije koffiebonen

Stel je voor dat je in een trosgerijpte tomaat bijt. Welke smaken komen in je op? Zoet? Zuur, misschien een beetje hartig? Wat dacht je van pittig?

Dankzij een internationaal team van genetici zou dat het toekomstige smaakprofiel van de bescheiden tomaat kunnen zijn. Onderzoekers in Brazilië en Ierland hebben CRISPR voorgesteld als een manier om slapende capsaïcinoïdegenen in tomatenplanten te activeren, dezelfde genetische sequentie die chilipepers hun kick geeft. Naast dat ze de perfecte Bloody Mary creëren, beloven de planten een economisch alternatief voor traditionele paprika's, die notoir lastig te kweken zijn.

CRISPR kan ook een boost geven aan uw dagelijkse ontbijtroutine – of deze boost wegnemen. Het Britse bedrijf Tropic Biosciences ontwikkelt momenteel een koffieboon die is ontwikkeld om cafeïnevrij te groeien. Dat is een groot probleem, want de huidige koffiebonen moeten chemisch cafeïnevrij worden gemaakt, meestal door ze te weken in ethylacetaat of methyleenchloride (ook een ingrediënt in verfafbijtmiddel). Dit agressieve chemische bad verwijdert zowel de cafeïne uit de bonen als een groot deel van hun smaak. CRISPR-koffie belooft een trillingsvrij kopje Joe, met al het geroosterde goedheid van een vol café.

2. Wijn zonder kater maken

Als je ooit hebt gewenst dat je een avondje uit in de stad zou kunnen zijn zonder de volgende ochtend een duizelingwekkende kater te krijgen, dan heb je misschien geluk. Een team wetenschappers van de Universiteit van Illinois heeft hun genetische schaar gebruikt om de gezondheidsvoordelen te vergroten van een giststam die wordt gebruikt om wijn te fermenteren – en ze hebben de genen eruit geknipt die verantwoordelijk zijn voor hoofdpijn de volgende dag.

Saccharomyces cerevisiae , de gist in kwestie is een polyploïde organisme, wat betekent dat het veel kopieën van elk gen heeft (in tegenstelling tot de gebruikelijke twee). Deze eigenschap maakt de gist zowel zeer flexibel als extreem moeilijk om genetisch te manipuleren met behulp van oudere methoden, die zich slechts op één kopie van een gen tegelijk konden richten.

Maar CRISPR stelt genetische ingenieurs in staat om elke afzonderlijke versie van een gen in één keer door te snijden. Vergeleken met oudere technologieën "is de complexiteit van wat je met CRISPR kunt doen veel groter", zegt Ferreira. "Het draait allemaal om efficiëntie."

Door het te gebruiken kon het team uit Illinois de hoeveelheid hart-gezonde resveratrol in hun wijn verhogen, terwijl de kater op de vloer van de uitsnijruimte achterbleef.

3. Allemaal bull, geen gevecht

Als het om de veehouderij gaat, zijn hoorns meestal een no-go. Bij een volwassen stier vormen ze gevaar voor de boer, het overige vee en soms ook voor het dier zelf.

Traditioneel wordt op de boerderij gefokt vee onthoornd door de hoornproducerende cellen op het voorhoofd van het dier te vernietigen, gelegen op twee benige uitsteeksels die hoornknoppen worden genoemd. De toppen worden op verschillende pijnlijke manieren vernietigd:met ouderwetse messen, of door hete strijkijzers, elektriciteit of bijtende stoffen zoals natriumhydroxide. Deze praktijken kunnen soms leiden tot gezichtsmisvorming of oogbeschadiging. Maar CRISPR biedt misschien wel een ethischer alternatief.

Met behulp van CRISPR hebben wetenschappers een gen ontwikkeld dat hoornloosheid bij runderen veroorzaakt, waardoor de noodzaak voor hoornverwijderingsprocedures bij die dieren effectief wordt geëlimineerd. Nog interessanter is dat sommige van deze genetisch gemodificeerde stieren de eigenschap hebben kunnen doorgeven aan hun nakomelingen – wat cruciaal is om de eigenschap in de populatiecirculatie te houden. In wetenschappelijke kringen wordt dit gezien als een potentieel groot succesverhaal:zozeer zelfs dat geneticus Alison L. Van Eenennaam van de Universiteit van Californië, Davis er een essay over schreef in Nature, waarin hij het verwijderen van hoorns “een dierenwelzijnsprobleem van grote omvang” noemde. prioriteit" en pleiten voor voortgezet onderzoek.

Historisch gezien was het grote publiek minder enthousiast over genetisch aangepaste gewassen en vee, hoewel recent onderzoek suggereert dat deze houding mogelijk aan het veranderen is. Maar wat als CRISPR zou worden gebruikt voor iets minder "Charlotte's Web" en een beetje meer "Jurassic Park"?

4. Verloren soorten weer tot leven wekken

Misschien wel het meest verregaande gebruik van CRISPR op dit moment is het potentieel ervan om hele soorten uit de dood terug te brengen. En op dit moment wordt er serieus gesproken over het opnieuw tot leven wekken van één bepaalde soort:de trekduif.

Passagiersduiven zwierven vroeger door de bossen van Noord-Amerika in groepen van honderden miljoenen mensen, waardoor de lucht donker werd en door het onderdak donderde in wat natuurbeschermer Aldo Leopold omschreef als 'een gevederde storm'. Dat begon echter te veranderen in de 18e en 19e eeuw, toen Europese kolonisten zich over het continent verspreidden.

Passagiersduiven waren niet alleen alomtegenwoordig, maar hadden ook de ongelukkige kwaliteit dat ze heerlijk waren. Er werd en masse op hen gejaagd door hongerige Euro-Amerikanen, zowel voor eten als voor sport. Dit zou waarschijnlijk niet zo verwoestend zijn geweest voor de totale populatie van de vogels, behalve dat mensen tegelijkertijd een groot deel van hun broedgebieden vernietigden. Deze meedogenloze combinatie zorgde ervoor dat de soort aan het begin van de 20e eeuw sterk in verval raakte. De laatst bekende trekduif, een vogel genaamd Martha, stierf in gevangenschap in 1914.

Nu kijken wetenschappers naar CRISPR als een manier om deze iconische vogels terug te brengen. De in Californië gevestigde biotechorganisatie Revive &Restore heeft een speciaal Passenger Pigeon Project, dat tot doel heeft de soort te herstellen door het genoom van de nauw verwante bandstaartduif te wijzigen. Als dit lukt, zegt de groep, kunnen ze deze aanpak gebruiken om allerlei uitgestorven of ernstig bedreigde wezens weer tot leven te wekken, van de zwartvoetfret tot de wolharige mammoet. Of ze dat wel of niet moeten is natuurlijk nog steeds onderwerp van discussie, maar het valt niet te ontkennen dat CRISPR sciencefiction mogelijk heeft gemaakt.

In 2020 ontvingen Emmanuelle Charpentier en Jennifer Doudna de Nobelprijs voor de scheikunde voor hun baanbrekende CRISPR-technologie, waarmee ze de zesde en zevende vrouw zijn die deze prijs ooit hebben ontvangen.