2018, het jaar van de genetisch gemanipuleerde mensenbaby’s

Terugblik op 2018

Gemanipuleerde baby’s? Klimaatdreiging? Kunst door neanderthalers? Genderongelijkheid? Onzekerheid was hét thema van het wetenschapsnieuws in 2018.

Menselijk embryo op de tentoonstelling ‘Bodies’ in Athene. In 2018 leerden wetenschappers beter begrijpen hoe één cel uitgroeit tot een embryo.
Menselijk embryo op de tentoonstelling ‘Bodies’ in Athene. In 2018 leerden wetenschappers beter begrijpen hoe één cel uitgroeit tot een embryo. Foto EPA/Orestis Panagiotou

Als het wetenschappelijke nieuws van het afgelopen jaar al een overkoepelend thema had, dan is dat wel onzekerheid. De Chinese onderzoeker Jiankui He deelde eind november mee dat hij bij de bevruchting het DNA van twee mensenbaby’s heeft aangepast – maar wat heeft hij precies gedaan, zijn de baby’s echt resistent tegen hiv zoals Jiankui beoogde, en zullen ze geen nadelen ondervinden van de ingreep? Niemand die het weet.

Net zoals niemand zeker weet hoe snel de zeespiegel zal stijgen onder invloed van klimaatopwarming. Of wanneer de ijskappen van Groenland en Antarctica definitief instorten. Dat Nederland kwetsbaar is, is evident – maar waar moeten we ons precies op voorbereiden en hoe vlug?

Wie nu op internet foto’s van een ‘professor’ zoekt, treft nog steeds vooral mannen. Net als in het echt. Vorig jaar bleek het aandeel vrouwelijke hoogleraren in Nederland voor het eerst hoger dan 20 procent, maar komt er ooit gelijkheid? En die rotstekeningen in Spaanse grotten, zijn die nou wel door neanderthalers gemaakt? En zijn ze dan echt een brevet van verbeeldingskracht? Wie gaat er een Nobelprijs krijgen voor de mooie single-cell RNA-seq-techniek, en wat gaan we er nog mee ontdekken?

Het is allemaal onzeker – en zo zoekt de wetenschap door. Dit vond de wetenschapsredactie de vijf belangrijkste ontwikkelingen van vorig jaar.

Er werden twee mensenbaby’s genetisch gemanipuleerd

Lulu en Nana, zo heten de meisjes die de geschiedenis zullen ingaan als de eerste kinderen ter wereld die door genetisch ingrijpen permanent zijn veranderd. Het was eind november een schok voor de wereld toen de Chinese biofysicus Jiankui He hun bestaan bekend maakte, op de vooravond van een internationaal congres over Human Genome Editing in Hongkong. Hij vertelde dat dit de uitkomst was van een experiment waarin hij geprobeerd had kinderen resistent te maken tegen hiv. Een mutatie in het DNA, aangebracht met de precisie-technologie van crispr-cas, zou moeten voorkomen dat het virus hun cellen kan binnendringen.

Ja, de geboorte van de eerste crispr-baby’s is een wetenschappelijke doorbraak, maar de manier waarop dit is gegaan en hoe het is uitgevoerd is ronduit onzorgvuldig. Er is nog geen wetenschappelijk artikel op basis waarvan het experiment beoordeeld kan worden. Alle beschikbare informatie erover komt van een lezing die He in Hongkong gaf en een paar documenten van de studie die tot voor kort op internet stonden, maar er na alle ophef snel vanaf zijn gehaald.

Crispr-cas heet het precisie-instrument van de genetische manipulatie te zijn. Het kan zo ontworpen worden dat het een verandering aanbrengt op één bepaalde plek in het DNA. Jiankui He wilde hiermee een mutatie in het CCR5 nabootsen, waarvan bekend is dat deze beschermd tegen hiv-infectie. Maar uit de dia’s die hij liet zien op het congres bleek dat hij niet exact de beoogde DNA-verandering had aangebracht. Bij Nana waren weliswaar beide kopiën van het CCR5-gen aangepast, maar op een andere manier dan de bekende CCR5-mutatie. Baby Lulu heeft één gemuteerd CCR5-gen en nog een onveranderde kopie. Of de ingreep van He de kinderen, zoals bedoeld, resistent heeft gemaakt tegen hiv, zal nog moeten blijken.

Deskundigen vinden het onverantwoord dat He zo te werk is gegaan: de medische noodzaak voor de ingreep ontbreekt, de gezondheidsconsequenties zijn te weinig onderzocht, en de manier waarop het onderzoek is uitgevoerd is ethisch niet zuiver geweest.

Vrouwen lopen achterstand op mannen in de wetenschap traag in

De man-vrouw-verhoudingen in de wetenschap bleken ook in 2018 weer in de richting van iets minder ongelijkheid te schuiven. In de Monitor Vrouwelijke Hoogleraren 2018 is het aandeel vrouwelijke hoogleraren in Nederland voor het eerst hoger dan 20 procent: eind 2017 bedroeg het 20,9 procent, een jaar eerder nog 19,3 procent. Die groei van 1,6 procentpunt is de grootste sinds in 1998 begonnen werd deze gegevens op deze manier systematisch bij te houden. De prognose is nu dat er in dit tempo in 2048 evenveel vrouwelijke als mannelijke hoogleraren zijn (vorig jaar zat men nog aan 2051 te denken). Maar deze groeispurt komt wel deels door een speciale subsidie waarmee van 10 februari 2017 tot en met 10 februari 2018 honderd extra vrouwelijke hoogleraren zijn aangesteld.

Verder zei minister Ingrid van Engelshoven (Onderwijs, Cultuur en Wetenschap, D66) eind november dat ze meer aandacht wil voor onbewuste genderbias in de wetenschap. Dat deed ze in reactie op Kamervragen van D66 over onderzoek van NRC waaruit bleek dat mannen de afgelopen jaren aan alle Nederlandse universiteiten meer kans hadden om cum laude (‘met lof’) te promoveren dan vrouwen. De criteria voor cum laude promoveren zijn vaag en subjectief en bieden aanzienlijke ruimte voor interpretatie. Van Engelshoven zei die berichtgeving „verontrustend” te vinden. Ze overlegt nu met de universiteiten of promotiecommissies trainingen over impliciete associaties en genderbias kunnen krijgen.

De aarde warmt op, de zeespiegel blijft nog heel lang stijgen

Het besef is dit jaar goed doorgedrongen dat door de opwarming van de aarde de zeespiegel nog honderden tot duizenden jaren blijft stijgen. Het VN-klimaatbureau IPCC wijst erop in haar laatste rapport, dat afgelopen oktober is verschenen. Ook al weet de mens de opwarming te beperken tot 1,5 graad Celsius, dan nog zal het smelten doorgaan. En het zou sneller kunnen gaan dan we lang dachten. Volgens het IPCC-rapport zitten er „instabiliteiten” in de ijskappen van Groenland en Antarctica, en die instabiliteiten kunnen bij een opwarming van 1,5 tot 2 °C „getriggered” worden. De ijskappen zullen door het dan onomkeerbaar geworden smelten langzaam instorten. Het zou tot een „multi-meter rise” kunnen leiden.

Met name laaggelegen delta’s als Nederland zijn kwetsbaar. Een voorproefje kwam van het onderzoeksinstituut Deltares, dat in september een rapport uitbracht over de mogelijke gevolgen van versnelde zeespiegelstijging van misschien wel 2 meter in 2100 (het nu geschatte maximum – voor 2200 tekende Deltares een zeespiegelstijging van 5 tot 8 meter op). Er is enorm veel meer zandwinning in de Noordzee nodig, in de strijd tegen kusterosie. Stormvloedkeringen en sluizen moeten vaker worden gebruikt, wat hun levensduur bekort. In de Waddenzee dreigen de wadplaten te verdwijnen, met gevolgen voor zeehonden en allerlei vogels. De indringing van zilt grondwater langs de kust wordt een groeiend probleem.

De neanderthalers maakten al grotschilderingen – tenminste, áls neanderthalers ze maakten

Er waren al sieraden met roofvogelklauwen, bewijzen voor gevarieerd dieet (ook plantaardig) en handig gemaakte gereedschappen die met pek aan elkaar waren geplakt. Ook wisten we al dat hun DNA voortleeft in alle moderne mensen buiten Afrika. Maar de definitieve doorbraak als mentaal krachtige mensachtigen maakten de neanderthalers toch pas in februari 2018. Toen werd bekend gemaakt dat ze óók rotstekeningen hebben gemaakt, in drie verschillende Spaanse grotten, minstens 64.800 jaar oud. Die datering is cruciaal, want zo lang geleden leefden alleen neanderthalers in Europa. De moderne mens, Homo sapiens, kwam pas vanaf 45.000 jaar geleden. De nieuwe dateringen laten zien dat neanderthalers met fakkels en vloeibare pigmenten afdaalden in donkere grotten om daar muren te beschilderen. Als dat geen doelbewust en symbolisch denken is… Maar is het genoeg? Dat het ‘slechts’ abstracte tekeningen zijn (veel stippen en een soort ladder) leidde direct tot relativering. Zo beeldend als de grottekeningen in Chauvet of Lascaux is het toch niet, liet neanderthal-kenner Jean-Jacques Hublin weten.

En dan was er nog de kritiek op de datering, die met de uranium-thorium-techniek is gedaan, op kleine hoeveelheden van de kalk onder en boven de tekeningen. Uranium-234 vervalt naar thorium-230, met een halveringstijd van 245.000 jaar. In september vroegen vier natuurkundigen en archeologen in Science waarom er dan verder geen neanderthalkunst van vergelijkbare ouderdom was gevonden. En ze wezen er op dat een kleine verontreiniging met ‘gewoon’ thorium-230 al gauw tienduizenden jaren extra ouderdom oplevert. De auteurs van het neanderthalkunstonderzoek antwoordden dat ze meer dan voldoende rekening met die mogelijke verontreiniging hadden gehouden. „Their speculation is groundless”, schrijven ze over hun critici. Kritiek kwam ook van een van de voormannen van de revolutionaire rotskunstvondsten in Indonesië in 2014 en 2018, van ruim 40.000 jaar oud, met behulp van dezelfde U-Th-techniek. Maxime Aubert schreef in het Journal of Human Evolution dat in Spanje ook de kalklagen onder de tekeningen gedateerd hadden moeten worden, zoals hijzelf wel gedaan had.

Succesvolle RNA-techniek laat zien hoe één cel zich ontwikkelt

Menselijk embryo op de tentoonstelling ‘Bodies’ in Athene. In 2018 leerden wetenschappers beter begrijpen hoe één cel uitgroeit tot een embryo. Foto EPA/Orestis Panagiotou

Hoe groeit een bevruchte eicel uit tot een embryo en verder tot een levend organisme? Het is een oude vraag in de wetenschap. In 1910 kreeg Utrecht zijn eerste hoogleraar vergelijkende embryologie: Ambrosius Hubrecht (1853-1915). Die was daar al mee bezig en vergeleek embryo’s van veel verschillende dieren, op alle dagen van hun ontwikkeling. Het Hubrecht Instituut voor ontwikkelingsbiologie in de Utrechtse Uithof is zijn erfenis.

De ontwikkelingsbiologie is nu genetica geworden. Hubrechtonderzoekers doen nu mee in het LifeTime consortium, een verzameling van 53 Europese onderzoeksinstituten die een miljoenensubsidie van de EU binnenhaalde. LifeTime wil begrijpen hoe individuele cellen zich stap voor stap ontwikkelen. Niet alleen van eicel tot levend wezen, maar ook van gezonde cel tot kankercel.

Dat kan doordat sinds een paar jaar de activiteit van één individuele cel bestudeerd kan worden – met de single-cell RNA-seq techniek.

Genen die in een cel actief zijn, produceren messenger-RNA (mRNA) en andere RNA-moleculen. Dat is een tussenstap in de eiwitsynthese en de regulatie van celprocessen. Die RNA-moleculen uit één cel kunnen worden geïsoleerd, vermenigvuldigd en gesequenced. Daarbij wordt de basenvolgorde in het RNA vastgesteld. Door cellen in verschillende stadia op weg naar kankercel, of cellen op bepaalde plaatsen op bepaalde tijdstippen in een groeiend embryo te analyseren, wordt het genetisch programma van normale en ziekmakende groei ontrafeld.

Het tijdschrift Nature Methods riep single-cell sequencing in 2013, toen de techniek nog in haar kinderschoenen stond, al uit tot Methode van het Jaar. Inmiddels is single-cell RNA-seq beroemd en veelgebruikt en de basis voor grote onderzoeksprogramma’s. De discussie is op gang over de vraag wie van de grondleggers de Nobelprijs in de wacht gaat slepen. In afwachting daarvan heeft het tijdschrift Science single-cell RNA-seq uitgeroepen tot de wetenschappelijke doorbraak van 2018.

    • Ellen de Bruin
    • Marcel aan de Brugh
    • Hendrik Spiering
    • Sander Voormolen
    • Wim Köhler