Dubbele Helix

New Scientist. Special DNA issue. Vol. 138, no. 1870, 24 april.

Deze week vierde de DNA-dubbele helix zijn veertigste verjaardag. Op 25 april 1953 verscheen in het blad Nature een artikeltje van één pagina met als titel: "Molecular Structure of Nucleic Acids. A Structure for Deoxyribose Nucleic Acid'. De auteurs waren de toen nog onbekende onderzoekers James D. Watson en de Francis H.C. Crick, beiden werkzaam aan het Cavendish Laboratory in Cambridge. "This structure,', schreven ze bescheiden aan het begin van hun artikel over de dubbele DNA-wenteltrap, "has novel features which are of considerable biological interest'.

Die zin was misschien wel het grootste wetenschappelijke understatement van de eeuw. Want de opheldering van de dubbele-helix struktuur ontketende een complete omwenteling in de levenswetenschap. De ontdekking van Watson en Crick vormde de inleiding tot een reductionistisch researchprogramma dat veertig jaar achtereen de ene na de andere wetenschappelijke en technische doorbraak opleverde. Na de ontrafeling van de genetische code in de jaren zestig kwam de recombinant-DNA technologie, en sinds die tijd is het tempo waarin de spectaculaire ontdekkingen elkaar opvolgen alleen maar toegenomen. DNA-diagnostiek, de genetische basis van kanker, de ontrafeling van het immuunsysteem, de moleculaire basis van erfelijke ziekten, modificatie van planten en dieren, gentherapie, het Menselijk Genoom Project: het zijn allemaal ontwikkelingen waarvan men veertig jaar geleden niet had durven dromen. En nog steeds geldt: dit is nog maar het begin.

Het jaar 1953 is dus ongetwijfeld de belangrijkste mijlpaal uit de geschiedenis van de biologie. Een mijlpaal die elke tien jaar verdiend te worden gevierd, zeker zo lang de hoofdrolspelers nog leven.

Vorige week vond in Parijs een symposium plaats georganiseerd door de UNESCO. Daarbij waren zowel Watson en Crick als maar liefst twaalf andere Nobelprijswinnaars van de partij. Er werd, zoals gebruikelijk, zowel terug- als vooruitgeblikt.

Crick vertelde in Parijs onder meer hoe hem vaak wordt gevraagd in hoeverre Watson en hij destijds de ontwikkelingen hadden voorzien die op hun ontdekking volgden. Alleen ongeveer wat er in de volgende twaalf jaar zou gebeuren, luidde zijn antwoord. Dat wil zeggen: de ontcijfering van de genetische code en de globale opheldering van de genetische informatiestroom van DNA naar RNA naar eiwit. Maar de recombinant-DNA technologie en alle andere revoluties die daarop volgden, die waren zelfs voor een boude geest als die van Crick onmogelijk te voorzien geweest. Had men hem in 1953 gevraagd hoe lang het zou duren eer de complete basenvolgorde van het menselijk genoom zou zijn bepaald, dan zou hij alleen maar perplex hebben opgekeken. ""Ik zou,'' zei hij, ""in de eerste plaats al versteld hebben gestaan dat iemand zo'n vraag stelde, en ik zou zeker hebben gezegd dat het ons meer dan 100 jaar zou kosten.''

New Scientist besteedt in een special met vier artikelen ook aandacht aan de verjaardag. Moleculair-bioloog van het eerste uur Gunther Stent stelt zich in een historisch essay de vraag of de ontdekking van Watson en Crick een unieke doorbraak was van twee uitzonderlijke genieën, of dat ze toch al "in de lucht' zat en binnen enkele jaren sowieso door andere zou worden gedaan. Eigenlijk allebei, zo luidt Stents conclusie. Ongetwijfeld zou de dubbele-helix struktuur er zonder Watson en Crick ook wel binnen een paar jaar zijn gekomen, maar in dat geval was het waarschijnlijk niet zo'n fraaie mijlpaal geworden. Wanneer de oplossing bij stukjes en beetjes was binnengedruppeld in plaats van als een donderslag bij heldere hemel, dan zou het nog steeds een van de belangrijkste doorbraken in de eeuw zijn geweest. Maar toch minder mooi en afgerond dan het wapenfeit van Watson en Crick, die met een minimum aan empirisch materiaal in staat waren om de juiste struktuur te gissen. ""Hadden Watson en Crick niet bestaan,'' schrijft Stent, ""dan zouden de inzichten die ze in één pakket verschaften veel geleidelijker naar buiten zijn gekomen, over een periode van vele maanden of jaren.'' Het duurde overigens tot ver in de jaren tachtig eer de realiteit van de dubbele-helixstruktuur tot in de laatste finesses werd bewezen.

De drie overige artikelen behandelen actuelere onderwerpen. Ze geven een betrekkelijk willekeurige greep uit de state-of-the-art DNA-technologie van nu. Zo is er een overzicht van de speurtocht naar geneesmiddelen door moderne biotechnologische bedrijven. De belangrijkste trend is dat men zich niet meer uitsluitend toelegt op het design en de productie van therapeutische eiwitten, maar steeds meer aandacht krijgt voor kleinere moleculen die op celeiwitten aangrijpen. Men keert dus een beetje terug naar het klassieke geneesmiddelenonderzoek, maar dan wel met gebruikmaking van de opgedane moleculair-biologische kennis. Daarnaast neemt voor de biotech-bedrijven het belang toe van anti-sense stragegieën voor het tot zwijgen brengen van genen, alsook van gentherapie.

Het derde artikel in de reeks geeft een kijkje in het Franse genoom research centrum Généthon. Dit volledig gerobotiseerde instituut in Parijs bracht de afgelopen jaren tot veler verrassing zo'n 28 procent van het hele menselijke genoom in kaart, waaronder vrijwel het complete chromosoom 21. Dergelijk carteringswerk is een noodzakelijke voorwaarde voor de verwezenlijking van het Menselijke Genoom Project, waarbij de volgorde van alle 3 miljard de DNA-basen van het menselijk DNA zullen worden bepaald.

Naar het zich laat aanzien zal die complete menselijke basenvolgorde wel grotendeels binnen zijn op het moment dat de dubbele helix zijn halve-eeuwfeest viert. Welk nut zo'n complete volgorde kan hebben, blijkt uit het vierde en laatste artikel, dat de speurtocht beschrijft naar het gen voor de ziekte van Huntington. Die moeizame speurtocht duurde tien jaar en werd pas in februari jongstleden met succes besloten. Had men de complete basenvolgorde van het menselijke genoom in handen gehad, dan zou de race om dit gen niet hebben hoeven plaatsvinden en zou een proces van tien jaar zwoegen kunnen zijn verkort tot een paar weken.