Wat is genetische modificatie?

Genetische modificatie is het proces waarbij de genetische samenstelling van een organisme verandert. Dit gebeurt al duizenden jaren indirect door gecontroleerd of selectief te kweken van planten en dieren. Moderne biotechnologie heeft het gemakkelijker en sneller gemaakt om zich op een specifiek gen te richten voor een nauwkeurigere wijziging van het organisme door middel van genetische manipulatie.

De termen "gemodificeerd" en "gemanipuleerd" worden vaak door elkaar gebruikt in de context van de etikettering van genetisch gemodificeerd of "GGO" -voedsel. Op het gebied van biotechnologie staat GMO voor genetisch gemodificeerd organisme, terwijl in de voedingsindustrie de term uitsluitend verwijst naar voedsel dat doelbewust is gemanipuleerd en niet selectief gekweekte organismen. Deze discrepantie leidt tot verwarring bij consumenten, en daarom geeft de Amerikaanse Food and Drug Administration (FDA) de voorkeur aan de term genetisch gemanipuleerd (GE) voor voedsel.

Een korte geschiedenis van genetische modificatie

Genetische modificatie dateert uit de oudheid, toen mensen de genetica beïnvloedden door selectief organismen te fokken, volgens een artikel van Gabriel Rangel, een volksgezondheidswetenschapper aan de Harvard University. Bij herhaling over meerdere generaties leidt dit proces tot dramatische veranderingen in de soort.

Honden waren waarschijnlijk de eerste dieren die doelbewust genetisch gemodificeerd waren, en het begin van die inspanning dateert van ongeveer 32.000 jaar geleden, aldus Rangel. Wilde wolven sloten zich aan bij onze voorouders van jager-verzamelaars in Oost-Azië, waar de hoektanden werden gedomesticeerd en gefokt om een ​​grotere volgzaamheid te hebben. Gedurende duizenden jaren hebben mensen honden gefokt met verschillende gewenste persoonlijkheids- en fysieke eigenschappen, wat uiteindelijk heeft geleid tot de grote verscheidenheid aan honden die we tegenwoordig zien.

De vroegst bekende genetisch gemodificeerde plant is tarwe. Dit waardevolle gewas wordt verondersteld te zijn ontstaan ​​in het Midden-Oosten en Noord-Afrika in het gebied dat bekend staat als de Fertile Crescent, volgens een artikel uit 2015 gepubliceerd in de Journal of Traditional and Complementary Medicine. Oude boeren kweekten selectief tarwegrassen, beginnend rond 9000 voor Christus. om gedomesticeerde variëteiten te creëren met grotere granen en sterkere zaden. Tegen 8000 voor Christus had de teelt van gedomesticeerde tarwe zich over Europa en Azië verspreid. De voortdurende selectieve veredeling van tarwe resulteerde in de duizenden variëteiten die tegenwoordig worden verbouwd.

Maïs heeft ook enkele van de meest dramatische genetische veranderingen van de afgelopen paar duizend jaar ondergaan. Het belangrijkste gewas was afkomstig van een plant die bekend staat als teosinte, een wild gras met kleine oren die slechts een paar pitten droeg. In de loop van de tijd hebben boeren selectief de teosinte-grassen gekweekt om maïs te maken met grote oren vol met pitten.

Afgezien van die gewassen, hebben veel van de producten die we vandaag eten - waaronder bananen, appels en tomaten - verschillende generaties van selectieve veredeling ondergaan, aldus Rangel..

De technologie die specifiek een stuk recombinant DNA (rDNA) van het ene organisme naar het andere snijdt en overbrengt, werd in 1973 ontwikkeld door Herbert Boyer en Stanley Cohen, onderzoekers aan respectievelijk de University of California, San Francisco en Stanford University. Het paar bracht een stukje DNA over van de ene bacteriestam naar de andere, waardoor antibioticaresistentie in de gemodificeerde bacteriën mogelijk werd. Het jaar daarop introduceerden twee Amerikaanse moleculair biologen, Beatrice Mintz en Rudolf Jaenisch, vreemd genetisch materiaal in muizenembryo's in het eerste experiment om dieren genetisch te modificeren met behulp van genetische manipulatietechnieken..

Onderzoekers waren ook bezig bacteriën aan te passen om als medicatie te gebruiken. In 1982 werd humane insuline gesynthetiseerd uit genetisch gemanipuleerde E coli bacteriën, en werd volgens Rangel de eerste genetisch gemanipuleerde menselijke medicatie die door de FDA werd goedgekeurd.

Genetisch gemanipuleerd voedsel

Volgens de Ohio State University zijn er vier primaire methoden om gewassen genetisch te modificeren:

• Selectief kweken: er worden twee soorten planten geïntroduceerd en gekweekt om nakomelingen met specifieke kenmerken te produceren. Tussen de 10.000 en 300.000 genen kunnen worden aangetast. Dit is de oudste methode van genetische modificatie en wordt doorgaans niet opgenomen in de categorie GGO-voedsel.
• Mutagenese: plantenzaden worden opzettelijk blootgesteld aan chemicaliën of straling om de organismen te muteren. De nakomelingen met de gewenste eigenschappen worden gehouden en verder gefokt. Mutagenese is ook niet typisch opgenomen in de categorie GGO-levensmiddelen.
• RNA-interferentie: individuele ongewenste genen in planten worden geïnactiveerd om ongewenste eigenschappen te verwijderen.
• Transgenics: een gen wordt van de ene soort genomen en in een andere geïmplanteerd om een ​​gewenste eigenschap te introduceren.

De laatste twee genoemde methoden worden beschouwd als vormen van genetische manipulatie. Tegenwoordig hebben bepaalde gewassen genetische manipulatie ondergaan om de gewasopbrengst, de weerstand tegen schade door insecten en de immuniteit tegen plantenziekten te verbeteren, en om volgens de FDA een verhoogde voedingswaarde te introduceren. Op de markt worden deze genetisch gemodificeerde of ggo-gewassen genoemd.

"GGO-gewassen waren veelbelovend voor het oplossen van landbouwkwesties", zegt Nitya Jacob, gewaswetenschapper aan Oxford College of Emory University in Georgia..

Het eerste genetisch gemanipuleerde gewas dat in de VS werd goedgekeurd voor teelt was de Flavr Savr-tomaat in 1994. (Om in de VS te worden geteeld, moeten genetisch gemodificeerde voedingsmiddelen worden geaccepteerd door zowel de Environmental Protection Agency (EPA) als de FDA.) nieuwe tomaat was langer houdbaar dankzij de deactivering van het gen dat ervoor zorgt dat tomaten zompig worden zodra ze worden geplukt. Volgens de University of California Division of Agriculture and Natural Resources zou de tomaat ook een verbeterde smaak hebben.

Tegenwoordig zijn katoen, maïs en sojabonen de meest voorkomende gewassen die in de VS worden verbouwd. Volgens de FDA is bijna 93 procent van de sojabonen en 88 procent van de maïsgewassen genetisch gemodificeerd. Veel GGO-gewassen, zoals gemodificeerd katoen, zijn ontworpen om resistent te zijn tegen insecten, waardoor de behoefte aan pesticiden die het grondwater en de omgeving kunnen verontreinigen aanzienlijk wordt verminderd, aldus het Amerikaanse ministerie van landbouw (USDA).

In de afgelopen jaren is de wijdverbreide teelt van ggo-gewassen steeds controversiëler geworden.

"Een punt van zorg is de impact van GGO's op het milieu", zei Jacob. "Stuifmeel van ggo-gewassen kan bijvoorbeeld afdrijven naar velden met niet-ggo-gewassen, maar ook naar onkruidpopulaties, wat ertoe kan leiden dat niet-ggo's ggo-kenmerken krijgen door kruisbestuiving."

Een handvol grote biotechnologiebedrijven hebben de ggo-gewassenindustrie gemonopoliseerd, zei Jacob, waardoor het voor individuele, kleinschalige boeren moeilijk wordt om in hun levensonderhoud te voorzien. Hoewel sommige boeren failliet kunnen gaan, kunnen degenen die met de biotechbedrijven werken, de economische voordelen plukken van hogere oogstopbrengsten en lagere kosten voor pesticiden, aldus de USDA..

Volgens peilingen van Consumer Reports, The New York Times en The Mellman Group is de etikettering van GGO-voedsel belangrijk voor een meerderheid van de mensen in de VS. Mensen zijn een groot voorstander van GGO-etikettering, vinden dat consumenten moeten kunnen beslissen of ze genetisch gemodificeerd voedsel willen kopen.

Jacob zei echter dat er geen duidelijk wetenschappelijk bewijs is dat GGO's gevaarlijk zijn voor de menselijke gezondheid.

Genetisch modificeren van dieren en mensen

Tegenwoordig wordt vee vaak selectief gefokt om de groeisnelheid en spiermassa te verbeteren en ziekteresistentie aan te moedigen. Volgens een artikel uit 2010 in de Journal of Anatomy zijn bijvoorbeeld bepaalde lijnen vleeskippen gefokt om tegenwoordig 300 procent sneller te groeien dan in de jaren zestig. Momenteel zijn er geen dierlijke producten op de markt in de VS, inclusief kip of rundvlees, genetisch gemanipuleerd, en daarom wordt er geen geclassificeerd als GGO- of GE-voedingsproduct.

Volgens het National Human Genome Research Institute hebben onderzoekers de afgelopen decennia proefdieren genetisch gemodificeerd om te bepalen hoe de biotechnologie ooit zou kunnen helpen bij de behandeling van ziekten bij de mens en het herstellen van weefselschade bij mensen. Een van de nieuwste vormen van deze technologie heet CRISPR (uitgesproken als "crisper").

De technologie is gebaseerd op het vermogen van het bacteriële immuunsysteem om CRISPR-regio's en Cas9-enzymen te gebruiken om vreemd DNA dat een bacteriële cel binnenkomt, te inactiveren. Dezelfde techniek maakt het voor wetenschappers mogelijk om zich te richten op een specifiek gen of een groep genen voor modificatie, zegt Gretchen Edwalds-Gilbert, universitair hoofddocent biologie aan het Scripps College in Californië..

Onderzoekers gebruiken CRISPR-technologie om te zoeken naar behandelingen voor kanker en om afzonderlijke stukjes DNA te vinden en te bewerken die kunnen leiden tot toekomstige ziekten bij een individu. Stamceltherapie kan ook gebruik maken van genetische manipulatie bij de regeneratie van beschadigd weefsel, zoals bij een beroerte of een hartaanval, zei Edwalds-Gilbert..

In een zeer controversiële studie beweert minstens één onderzoeker de CRISPR-technologie op menselijke embryo's te hebben getest met als doel het potentieel voor bepaalde ziekten te elimineren. Die wetenschapper is streng onder de loep genomen en stond al enige tijd onder huisarrest in hun thuisland China.

Het morele dilemma

De technologie is misschien beschikbaar, maar moeten wetenschappers genetische modificatiestudies bij mensen uitvoeren? Het hangt ervan af, zei Rivka Weinberg, een professor in de filosofie aan het Scripps College.

"Als het gaat om zoiets als een [nieuwe] technologie, moet je nadenken over de bedoeling en het verschillende gebruik ervan", zei Weinberg.

De meeste medische onderzoeken voor behandelingen die gebruikmaken van genetische manipulatie, worden uitgevoerd op instemmende patiënten. Genetische manipulatie bij een foetus is echter een ander verhaal.

"Experimenteren met menselijke proefpersonen zonder hun toestemming is inherent problematisch", zei Weinberg. "Er zijn niet alleen risico's, [maar ook] de risico's worden niet in kaart gebracht. We weten niet eens wat we riskeren."

Als de volgende generatie technologie beschikbaar zou zijn en wordt aangetoond dat deze veilig is, zouden de bezwaren tegen het testen ervan bij mensen minimaal zijn, zei Weinberg. Maar dat is niet het geval.

"Het grote probleem met al deze experimentele technologieën is dat ze experimenteel zijn", zei Weinberg. "Een van de belangrijkste redenen waarom mensen zo geschokt waren door de Chinese wetenschapper die CRISPR-technologie op embryo's gebruikte, is omdat het zo'n vroeg stadium van experimenten is. Het is geen genetische manipulatie. Je experimenteert er gewoon mee."

De overgrote meerderheid van de voorstanders van genetische manipulatie beseft dat de technologie nog niet klaar is om op mensen getest te worden, en stelt dat het proces voorgoed zal worden gebruikt. Het doel van genetische modificatie, zei Jacob, "is altijd geweest om problemen aan te pakken waarmee de menselijke samenleving momenteel wordt geconfronteerd".

Verder lezen:

• Lees de antwoorden op de veelgestelde vragen van de Wereldgezondheidsorganisatie over GGO-voedingsmiddelen.
• Zie "How to Make a GMO" door Chelsea Powell, op de blog voor afgestudeerden van de universiteit van Harvard.
• Lees meer over menselijke genetische modificatie van het Centrum voor Genetica en Samenleving.