Sneller veredelen met CRISPR-Cas

Knippen in DNA

Eén van de bekendste genetische modificatie technieken op dit moment is CRISPR-Cas. Deze techniek stelt wetenschappers in staat om het DNA van organismen heel nauwkeurig te bewerken door stukjes uit het genetisch materiaal te knippen, te vervangen of toe te voegen. Monique legt uit: “Je kan CRISPR-Cas vergelijken met een Word-bestand vol met tekst, waarin je op zoek bent naar één letter binnen een bepaald woord. Je kan heel gemakkelijk met CTRL-F het woord opzoeken en dan deze letter aanpassen. Dat is precies wat CRISPR-Cas doet. Deze techniek zoekt in het DNA naar een specifiek stuk en maakt dan met heel veel precisie een knipje. Omdat het zo precies is kan je goed voorspellen waar de mutatie plaatsvindt.”

Nauwkeurigheid is de toegevoegde waarde van CRISPR-Cas ten opzichte van klassieke mutatieveredeling. “Deze methoden zijn als het schieten met een schot hagel. Je krijgt wel mutaties, maar je weet niet precies waar. Zo moet je weer extra werk verrichten om de planten met ongewenste mutaties te identificeren en weg te gooien.”

“Je kan CRISPR-Cas vergelijken met een Word-bestand vol met tekst, waarin je op zoek bent naar één letter binnen een bepaald woord. Je kan heel gemakkelijk met CTRL-F het woord opzoeken en dan de letter aanpassen..”

Een sneller proces

Veredeling is een ontzettend langdurig proces waarbij het jaren of zelfs tientallen jaren kan duren om de gewenste aanpassing in het gewas te realiseren. Monique stelt dat de nauwkeurigheid van CRISPR-Cas dat proces aanzienlijk versnelt. “De waarde van CRISPR-Cas zit hem niet zozeer in dat we hele vernieuwende dingen kunnen doen, maar juist dat het veel sneller kan.”

Dat betekent overigens niet dat het werk er makkelijker op geworden is. “Omdat CRISPR-Cas zo precies is, moet je van tevoren goed weten wat je doel is. Daarom moet je veel kennis hebben van het genoom van jouw gewas en dat vergt voorbereidingstijd.” Daarnaast is het ook een kunst om vervolgens een plant te realiseren: “CRISPR-Cas doe je niet in een plant, maar in een enkele cel. Van die cel moet je vervolgens weer een plant terugkrijgen door middel van weefselkweek.”

Bloeddrukverlagende tomaten

De nauwkeurigheid van CRISPR-Cas stelt veredelaars in staat om de gezondheidskwaliteiten van gewassen te verbeteren en zo voedzamere gewassen te ontwikkelen. Zo zijn er in Japan al tomaten op de markt die een hoge hoeveelheid gamma-aminoboterzuur (GABA) bevatten. De producent claimt dat GABA kan helpen bij het verlagen van de bloeddruk en het bevorderen van ontspanning. In de VS heeft de startup Pairwise verbeteringen aangebracht in de smaak van Brassica Juncea, beter bekend als mustard greens. Deze gezonde bladgroente wordt nog weinig gegeten vanwege de bittere smaak, maar kan een goed alternatief zijn voor boerenkool en spruitjes. Opbrengstverhoging is ook een belangrijk doel bij het ontwikkelen van nieuwe eigenschappen. De opbrengst van rijst en maïs kan bijvoorbeeld aanzienlijk worden verhoogd door gericht genen uit te schakelen met behulp van CRISPR-Cas.

Duurzame landbouw

Naast gezondheidsverbeteringen en opbrengstverhogingen zijn er ook kansen voor duurzame landbouw vertelt Monique: “Met de verandering van het klimaat komen er nieuwe ziektes op ons af en deze ziektes kunnen een hele oogst aantasten. Het zou ontzettend fijn zijn om gewassen te hebben die resistent zijn tegen deze ziektes. Omdat veredeling zo’n langdurig proces is, moet je goed voorspellen welke ziektes er op ons afkomen. Óf je moet snel veredelen op het moment dat een bepaalde ziekte in de buurt is. Daarbij is de snelheid van CRISPR-Cas een groot voordeel.”

Een ander gevolg van klimaatverandering is abiotische stress. Dit zijn suboptimale groeiomstandigheden veroorzaakt door bijvoorbeeld droogte, wateroverschotten of extreme temperaturen. Monique geeft aan dat hier ook kansen liggen, maar doorgaans zijn de eigenschappen die bepalen hoe planten hiermee omgaan veel complexer.

Wetgeving

CRISPR-Cas valt sinds 2018 onder GMO-wetgeving. Dit betekent niet dat het verboden is om de techniek te gebruiken, maar dat het door het lange en dure traject binnen de huidige wetgeving erg onaantrekkelijk is. De verwachting is dat de Europese commissie in juni dit jaar met een nieuw wetsvoorstel komt voor het gebruik van CRISPR-Cas. Hier is een heel traject aan voorafgegaan, zo legt Monique uit: “In 2020 heeft de Europese Commissie geconcludeerd dat de huidige wetgeving niet fit-for-purpose is. Dit was aanleiding om aan de slag te gaan met nieuwe wetgeving. Vervolgens start een traject van impact assessments en targeted impact assessments. De maatschappij en stakeholders laten hiermee weten wat zij vinden.” Mede op basis van de gegeven reacties bij de assessments formuleert de Europese Commissie nu een wetsvoorstel.

Als het nieuwe wetsvoorstel klaar is, moeten het Europese Parlement en de Europese lidstaten met een bepaalde meerderheid akkoord gaan. Dit klinkt makkelijker dan het is, want in 2024 zijn er verkiezingen voor het Europese Parlement. Monique geeft aan dat het daarom lastig is om te voorspellen wanneer we een beslissing kunnen verwachten.

Toekomst

Als de huidige wetgeving gehandhaafd blijft, bestaat de kans dat een deel van de bedrijven hun onderzoek buiten de EU verplaatsen. Daarmee gaat niet alleen veel kennis in Nederland verloren, maar loopt Europa ook tegen problemen aan bij het importeren van CRISPR-Cas producten. “De kans is groot dat buitenlandse CRISPR-Cas producten uiteindelijk toch hun weg naar Europa vinden. Deze producten moeten dan als GMO gelabeld worden. Het wordt een uitdaging om dit te handhaven.” Monique hoopt dat CRISPR-Cas producten die ook ontwikkeld kunnen worden met traditionele veredelingsmethodes op dezelfde manier gereguleerd gaan worden. “Wij vinden dat conventional like products, die niet van elkaar te onderscheiden én net zo veilig zijn, op dezelfde manier gereguleerd moeten worden.”

Plantum vertegenwoordigt als branchevereniging zo’n driehonderd bedrijven uit de sector veredeling, vermeerdering en opkweek van zaden en jonge planten.