Precieze DNA-'potloden' onthullen geheimen van het prille menselijk embryo

Twee onderzoeksteams, onder leiding van Bower en collega's en van Jerabek en collega's, publiceerden deze week in het wetenschappelijke tijdschrift Nature hun bevindingen over experimenten met menselijke embryo's. Ze gebruikten daarbij base editing, een precisievariant van genoombewerking die geen stukken DNA doorknipt, maar één enkele letter van de genetische code op een specifieke plek verandert. Dat maakt de techniek nauwkeuriger en voorspelbaarder dan klassieke CRISPR-methoden, waarbij DNA eerst wordt doorgeknipt en vervolgens door de cel zelf wordt gerepareerd.

Het gen dat het embryo op koers houdt

De eerste studie richtte zich op het gen NANOG. Dit gen behoort tot een klein groepje 'meestergenen' dat bepaalt of een cel in het prille embryo zich kan blijven ontwikkelen tot alle celtypen van het lichaam, een eigenschap die pluripotentie heet. Door NANOG gericht uit te schakelen met base editing, konden de onderzoekers direct zien welk effect het gen heeft op de vroegste stap van celdifferentiatie: de vorming van de zogeheten inner cell mass, het celklompje waaruit later de foetus ontstaat. De resultaten bevestigen dat NANOG onmisbaar is voor deze fase en scherpen het beeld aan van processen die zich normaal grotendeels verborgen in de baarmoeder afspelen.

Testcase met een bekend cholesterolgen

De tweede studie gebruikte een ander gen, PCSK9, als testcase. PCSK9 regelt het cholesterolgehalte in het bloed en is al langer een populair doelwit om nieuwe genoombewerkingstechnieken te beproeven, ook bij volwassen patiënten met erfelijk hoog cholesterol. De onderzoekers lieten zien dat ze dit gen zeer efficiënt konden aanpassen in menselijke embryo's, zonder dat dit de verdere, normale ontwikkeling van het embryo verstoorde. Dat is belangrijk nieuws voor de techniek zelf: het toont aan dat base editing precies en betrouwbaar genoeg kan werken in de vroegste cellen van een mens.

Oude ethische discussie laait weer op

Beide experimenten werden uitgevoerd met donorembryo's die niet bedoeld waren om tot een zwangerschap te leiden en waarvan de kweek, zoals in veel landen wettelijk verplicht is, op tijd werd gestopt. Toch roept het werk onvermijdelijk herinneringen op aan eerdere ophef over genoombewerking bij menselijke embryo's, zoals het onderzoek van de Britse bioloog Kathy Niakan naar het gen OCT4 in 2017 en het schandaal rond de Chinese onderzoeker He Jiankui, die in 2018 wereldwijd verontwaardiging wekte door genetisch bewerkte baby's te laten geboren worden. Dat laatste voorval leidde tot strenge internationale richtlijnen tegen erfelijke, ofwel kiembaan-, genoombewerking bij mensen. De nieuwe studies vallen niet onder die praktijk: ze zijn puur bedoeld om fundamentele biologie te begrijpen. Toch benadrukken de auteurs van het begeleidende commentaar dat elke stap in deze richting opnieuw vragen oproept over waar de grens ligt tussen waardevol fundamenteel onderzoek en de weg naar toepassingen die niemand wil.