De codekraker. Jennifer Doudna en CRISPR-Cas

Genbewerking bestaat al een aantal decennia, maar in de afgelopen paar jaar wordt die in een stroomversnelling gebracht door de revolutionaire CRISPR-Cas techniek. In De codekraker volgen we Jennifer Doudna, een van de ontdekkers van deze technologie, van haar jeugd tot aan de coronapandemie.

Het was groot nieuws in 2018. De Chinese wetenschapper He Jiankui had twee baby’s genetisch gemodificeerd zodat ze minder bevattelijk zouden zijn voor hiv, het AIDS-virus. Hoewel niet duidelijk is of zijn experiment echt gelukt is, was de ontsteltenis zowel ethisch als wetenschappelijk bijzonder groot. He Jiankui had CRISPR-Cas, een ‘genenschaar’, gebruikt om in embryo’s met genen te knippen en plakken, en ging daarmee lijnrecht tegen alle internationale wetenschappelijke verdragen in.

Het zorgde bij CRISPR-pionier Jennifer Doudna voor ‘nerveuze energie en misselijkheid’. De techniek die zij en haar team hadden ontwikkeld, werd plotseling misbruikt door een man die iets te graag naam wilde maken. He’s doel was misschien nobel, maar CRISPR-Cas was nog lang niet ver genoeg doorontwikkeld om lukraak in mensen te kunnen gebruiken.

James Watson

De jonge Doudna, geboren in 1964, begon zich voor biologie te interesseren toen ze van haar vader het boek De dubbele helix van DNA-pioniers James Watson en Francis Crick aangereikt kreeg. Dat bleek een spannend detectiveverhaal te zijn over hoe zij de structuur van DNA ontrafelden – met de hulp van de miskende Rosalind Franklin. Het maakte Doudna ervan bewust dat de structuur van moleculen heel belangrijk is voor hun functie.

Doudna werd na haar studie biochemie zelf een soort detective, op zoek naar de manier waarop RNA werkt, en hoe het er precies uitziet. RNA is een molecuul dat net als DNA genetische informatie bevat. In tegenstelling tot DNA, dat in onze celkern blijft, zorgt RNA ervoor dat de genen tot uitdrukking komen. Een van de belangrijkste functies is dat het eiwitten kan maken, die allerlei chemische reacties in het lichaam reguleren.

CRISPR en genbewerking

In 2005 vroeg collega Jillian Banfield aan Doudna om haar te helpen met een probleem. In bepaalde bacteriën kwamen namelijk repeterende stukjes DNA voor: clustered regulary interspaced short palindromic repeats, oftewel CRISPRs. Banfield en Doudna vroegen zich af wat de functie van die repetities kon zijn: bacteriën hebben een klein genoom, dus elk stukje moest een functie hebben, en wat was het nut van steeds dezelfde reeks DNA herhalen?

Doudna wist dat de structuur van een molecuul een aanwijzing kon zijn voor de functie ervan. Daardoor zag ze, dat die herhaalde stukjes fungeerden als een soort infectiebibliotheek: tussen de CRISPRs zaten stukjes virus die de bacterie eerder hadden geïnfecteerd. Bepaalde enzymen, de ‘CRISPR associated systems’, ofwel Cas, werken als een schaar, die stukjes virus doorknippen en aan de bibliotheek toevoegen. Bij een nieuwe virusbesmetting kan de bacterie aan de hand van die bibliotheek herkennen welk virus de boosdoener is, en meteen de aanval inzetten.

Toepassingen

Doudna zag in dat deze techniek ook voor mensen handig zou kunnen zijn: gebruikmakend van het afweersysteem van bacteriën zou je ook mensen immuun kunnen maken voor virussen, door in onze cellen de bibliotheek aan te vullen met nieuwe stukjes virus.

Belangrijker nog was Doudna’s doorbraak, dat ze inzag hoe het RNA de Cas-enzymen hielp de juiste plek op het DNA te vinden. Die ontdekking maakte het mogelijk om CRISPR-Cas te ‘programmeren’ om ons DNA op willekeurige plekken te veranderen. Daarmee zouden erfelijke ziekten als sikkelcelanemie en bepaalde vormen van kanker genezen kunnen worden, in theorie althans, want zomaar DNA knippen en plakken kan heel onvoorspelbaar uitpakken. He Jiankui was daar in 2018 iets te voortvarend mee begonnen; hij zit inmiddels voor drie jaar vast.

Het succesverhaal van Doudna krijgt aan het eind van De codekraker nog een interessant staartje wanneer de coronapandemie uitbreekt. Dan blijkt haar onderzoek opnieuw heel relevant. Doudna verzamelt direct een team om zich heen om CRISPR-Cas op COVID-19 toe te passen: ze ontwikkelt een snelle coronatest en werkt aan een vaccin, dat in de toekomst misschien wel gebruikt gaat worden.

Doudna wordt overschaduwd door Isaacson

Walter Isaacson is een gelauwerd biograaf, die eerder met veel succes de levensverhalen van Steve Jobs, Leonardo da Vinci en Albert Einstein optekende. Als je deze namen naast elkaar legt lijkt het alsof Isaacson bezig is met een groter project om genialiteit te begrijpen.

Dat lijkt ook door te schemeren in De codekraker, wanneer hij zijn eigen bespiegelingen op Doudna’s creativiteit en succes met de lezer deelt: samenwerking, nieuwsgierigheid en een goede neus voor toepassingen zijn belangrijke ingrediënten in een recept voor succes. Wel ergerlijk is het dat met name Jobs en Da Vinci steeds genoemd en geciteerd worden in dit boek, alsof hij de overeenkomsten tussen de computerpionier en Renaissancewetenschapper met Doudna wil benadrukken. Het zou echter mooi zijn geweest als Isaacson Doudna’s succes juist op zichzelf had laten staan.

Ook in het verhaal over CRISPR verdwijnt Doudna regelmatig naar de achtergrond. Isaacson besteedt veel tijd en ruimte aan de ethische aspecten van genbewerking, de geschiedenis van DNA-onderzoek en aan Doudna’s collega’s en concurrenten. Sommigen van hen spelen natuurlijk een grote rol in Doudna’s carrière, en het is goed dat Isaacson aandacht aan hen besteedt, maar af en toe beginnen de namen wel te duizelen. De beschrijving van de zoveelste wetenschappelijke conferentie wordt ook een beetje saai.

Daardoor is er minder ruimte voor Doudna en haar gezin. Haar eerste huwelijk wordt afgedaan met een paar alinea’s, haar zoon komt slechts sporadisch langs en haar man krijgt slechts één keer het woord. Haar twee zussen komen zelfs helemaal niet in het boek voor. Tegelijkertijd wordt Isaacsons eigen ‘lesje CRISPR’ behandeld in een volkomen overbodig hoofdstuk.

Geen ruimte voor kritiek

Doudna’s persoonlijkheid blijft ongrijpbaar, en ook haar drijfveren worden niet altijd duidelijk gemaakt. In het hevigst van de strijd om CRISPR-Cas in mensen toepasbaar te maken, ijvert Doudna ervoor om haar papers zo snel mogelijk in wetenschappelijke tijdschriften te publiceren. Ze mailt de redacteuren bijna non-stop. Ze wil dolgraag dat de naam van haar team als eerste aan de ontdekking verbonden wordt. Die eerzucht is een interessante persoonlijkheidstrek, maar helaas besteedt Isaacson meer tijd aan het ophemelen van haar persoonlijkheid dan het kritisch doordenken ervan.

Interessant is dat Doudna in een interview met de Washington Post – waar Isaacson ook werd ondervraagd – juist aangeeft dat ze tijdens haar studie soms worstelde met de lesstof. En tijdens haar onderzoek mislukten experimenten, werden beurzen niet toegekend, of artikelen niet gepubliceerd. Over dat alles geen woord in deze biografie. Dat is jammer, want het zou Doudna’s doorzettingsvermogen en passie voor RNA en DNA naar mijn idee juist hebben onderstreept.

Een nieuwe revolutie

Isaacson is expliciet over zijn reden om juist Doudna te kiezen als onderwerp van dit boek: hij gelooft dat de biotechrevolutie een even grote impact zal hebben als de digitale revolutie van eind vorige eeuw. Hij voorspelt dat we binnenkort allemaal gebruik zullen maken van biotechnologie: om onszelf thuis te kunnen testen op ziekten, onze gezondheid in de gaten te houden en onszelf misschien zelfs beter te kunnen maken. Dat zou best bewaarheid kunnen worden, maar misschien had Isaacson in De codekraker meer durf moeten tonen door zijn eigen vooronderstellingen en hypotheses meer los te laten, en Doudna’s levensverhaal voor zich te laten spreken.

De codekraker. Het revolutionaire DNA-onderzoek van Nobelprijswinnaar Jennifer Doudna
Walter Isaacson
Vertaald uit het Engels door Conny Sykora en Rob de Ridder
Uitgeverij Spectrum
ISBN 9789000367085
Verschenen in maart 2021

Bestelinformatie