Wetenschappers vrezen ‘spiegelbacteriën’ en roepen op om te stoppen met deze tak van de biotechnologie

Er moet een wereldwijd verbod komen op het maken van zogeheten spiegelbacteriën. Zulke bacteriën komen niet in de natuur voor, maar kunnen „binnen enkele decennia” in het laboratorium worden gemaakt. Mocht zo’n spiegelbacterie in het milieu terechtkomen, dan dreigen „ongekende en grotendeels over het hoofd geziene risico’s” voor al het bestaande leven op aarde. Dat schrijft een groep onderzoekers in het wetenschappelijk tijdschrift Science, en in een bijgaand, 299 pagina’s dik, technisch rapport. Onder de auteurs bevinden zich de Nobelprijswinnaars Greg Winter en Jack Szostak.

„Het is zover ik weet de eerste keer in de biotechnologie dat wordt opgeroepen om een onderzoeksrichting echt te stoppen”, zegt Lotte Asveld, universitair hoofddocent ethiek en biotechnologie aan de TU Delft, en niet betrokken bij de oproep. „Fantastisch dat ze dit initiatief nemen.” Het doet haar denken aan de beroemde Asilomar-conferentie, in 1975, waar wetenschappers opriepen tot regelgeving omtrent het modificeren van dna.

Spiegelbacteriën zijn opgebouwd uit moleculen die het spiegelbeeld zijn van de moleculen in levende organismen. Het heeft te maken met het principe van chiraliteit, waarop het leven voor een groot deel is gebaseerd. Van veel eiwitten, vetten en suikers bestaan twee spiegelbeelden – te vergelijken met de linker- en rechterhand. De ene variant wordt aangeduid als linksdraaiend, de ander als rechtsdraaiend (afhankelijk van de richting waarin ze gepolariseerd licht afbuigen). In levende organismen komt vaak slechts één van de twee voor. Dna en rna zijn rechtsdraaiend. De eiwitten die op basis van de genetische code worden gemaakt zijn linksdraaiend, omdat de 20 aminozuren waaruit eiwitten worden opgebouwd grotendeels linksdraaiend zijn (een van die 20 is a-chiraal, en heeft geen spiegelvormen). De werking van eiwitten, die allerlei cruciale functies hebben in organismen, is grotendeels gebaseerd op linksdraaiendheid.

Per ongeluk

Aan spiegelbacteriën (met rechtsdraaiende eiwitten en linksdraaiend dna) kleven grote risico’s, schrijft de groep wetenschappers. Want als ze eenmaal in het lab zijn gemaakt en vervolgens per ongeluk of opzettelijk in de natuur terechtkomen, zouden ze daar geen natuurlijke vijanden hebben die hen zouden herkennen en aan hen binden. Die binding gaat vaak via eiwitten, en een linksdraaiende eiwit (van een ‘normaal’ micro-organisme) bindt niet, of verkeerd, aan een rechtsdraaiend eiwit (van de spiegelbacterie). Zoals een linkerhand niet in een rechterhandschoen past.

Spiegelbacteriën zouden ook makkelijk langs de afweer van mensen, dieren en planten komen, want ook bij de herkenning en het opstarten van een afweerreactie speelt eiwit-eiwitbinding een centrale rol. Daarom kunnen spiegelbacteriën „serieuze ziekteverwekkers zijn in een ongekend grote serie gastheren”, schrijven de onderzoekers.

En voeding hoeft voor de spiegel-bacteriën geen probleem te zijn. De meest gewilde bron, linksdraaiend glucose, is niet tot nauwelijks voorradig in de natuur. Maar er zijn tientallen alternatieven: a-chirale moleculen, zoals acetaat, ethanol, glycerol. Daarnaast zijn er gewone bacteriën die van een aantal aminozuren zowel de links- als de rechtsdraaiende vorm kunnen afbreken en gebruiken als voedingsbron. Hoogstwaarschijnlijk zal een spiegelbacterie dat ook kunnen. Gecombineerd met het ontbreken van natuurlijke vijanden, maakt dat spiegelbacteriën „ongebruikelijk persistent” in de natuur, schrijven de wetenschappers.

Snelle vorderingen

Hun oproep heeft te maken met pogingen van biochemici om een synthetische cel te bouwen. Daarbij worden onderdelen van een cel bij elkaar gevoegd, in de hoop een werkende cel te krijgen. Dat is nog niet gelukt, maar de vorderingen gaan snel. Het moet meer inzicht geven in het ontstaan van het leven op aarde. Het idee is ook dat synthetische cellen te gebruiken zijn als ‘fabriek’ voor grondstoffen en medicijnen.

„Als je weet hoe je een synthetische cel bouwt, kun je in principe ook een spiegelcel bouwen, als je alle spiegelmoleculen beschikbaar hebt. Zulke spiegelmoleculen komen er steeds meer”, zegt Wilhelm Huck, hoogleraar fysisch-organische chemie aan de Radboud Universiteit in Nijmegen, en één van de twintig wetenschappers die het rapport vóór publicatie mochten beoordelen. Met zijn groep probeert Huck een synthetische cel te bouwen.

In hun oproep schrijven de wetenschappers dat ze aanvankelijk sceptisch waren over het gevaar van spiegelbacteriën. Maar de snelle technische vooruitgang, en een betere bestudering van bestaand onderzoek, maakte dat de scepsis veranderde in „diepe zorgen”.

Ook Huck heeft die ontwikkeling doorgemaakt, vertelt hij. „Voordat ik het rapport had gelezen dacht ik, misschien een beetje naïef, dat het wel los zou lopen. Maar gaandeweg begreep ik hun zorgen steeds beter.” Huck noemt het rapport „heel goed geschreven, en goed doordacht”. Hij schaart zich achter de oproep, net als ethicus Asveld.

Aangeboren afwijkingen

Ook Ben Feringa, hoogleraar synthetische organische chemie aan de Rijksuniversiteit Groningen, en in 2016 ontvanger van de Nobelprijs voor Scheikunde, zegt dat de oproep „hout snijdt”. Hij werkt al veertig jaar aan spiegelbeeldmoleculen. Dat onderzoek kan in de ogen van de groep wetenschappers gewoon doorgaan. „Terecht”, aldus Feringa. Want nogal wat geneesmiddelen baseren zich op het principe van chiraliteit. Er zijn twee spiegelbeeldvormen, en vaak werkt alleen de ene vorm. De ander kan zelfs schadelijk zijn, zoals begin jaren 60 bleek bij thalidomide (Softenon) waarbij één spiegelvorm aangeboren afwijkingen bij baby’s veroorzaakte.

Feringa doet ook onderzoek naar de evolutie van chiraliteit. Een antwoord is er nog niet. „Het is een groot mysterie waar die spiegelbeeldvoorkeur vandaan komt.”

In hun oproep schrijft de groep wetenschappers ook over „kwaadwillenden” die spiegelbacteriën als wapen zouden willen inzetten. Feringa heeft daar zijn twijfels over. „Ik denk dat je met het modificeren van bestaande bacteriën voor meer gevaar kunt zorgen.” Ook Asveld heeft haar twijfels. „Tegen spiegelbacteriën kun je je niet beschermen, dus ook de kwaadwillende zelf zou gevaar lopen. Ze zouden niet mijn weapon of choice zijn.”

Delen





Mail de redactie