De mogelijkheden om op celniveau en moleculair niveau te begrijpen wat er in het menselijk lichaam gebeurt, zijn sterk toegenomen. Parallel zijn ook de mogelijkheden om op die niveaus in te grijpen en te sturen aan het toenemen. Maar dat brengt behalve nieuwe geneeskunst ook nieuwe dilemma’s met zich mee: dat medicijn bijvoorbeeld, gebaseerd op jouw genetisch profiel… van wie is dat eigenlijk?
Drie geneeskundige methodes die gebruik maken van biotechnologie, ontwikkelen zich erg snel: gentherapie, gepersonaliseerde medicijnen en regeneratieve geneeskunde. Bij elk van die methodes schieten conventionele behandelmethodes tekort en lijkt een gepersonaliseerde aanpak veel beter te werken dan een algemene behandeling.
Er zijn zo’n 7.500 aandoeningen die worden veroorzaakt door een mankement aan het dna. Daarvan is zestig procent erfelijk; een patiënt krijgt zo’n ziekte omdat hij of zij van beide ouders een gemankeerd gen heeft gekregen. Veertig procent ontstaat door toevallige veranderingen in het dna. Die laatste categorie is sowieso niet te voorzien. Op de eerste categorie zou je kunnen testen als je het vermoeden hebt dat de aandoening bij beide ouders in de familie voorkomt. Je kunt dan bij een aantal aandoeningen voorkomen middels “embryoselectie”/themas/ziekten-voorkomen dat je de aandoening doorgeeft aan het nageslacht. Het probleem is alleen: vaak weet je niet wat voor gemankeerde genen je allemaal aan boord hebt. Naar schatting één op de dertig mensen heeft bijvoorbeeld zonder het te weten een gen dat leidt tot cystic fibrosis.
Voorkomen kan dus niet altijd. De gedachte achter gentherapie is, om genetisch materiaal in het lichaam te introduceren dat een ziekte kan bestrijden. In het geval van een gemankeerd gen kan bijvoorbeeld een ‘gezonde’ kopie van het gen in het lichaam worden gebracht. Er zijn verschillende manieren om die gezonde kopie ook daadwerkelijk in cellen te krijgen, zodat ze in het dna kunnen worden ingebouwd. Soms gebeurt dat met behulp van vetbolletjes, soms via nanodeeltjes en soms via virussen. Virussen hebben de gewoonte om hun genetisch materiaal door cellen van een gastheer te laten reproduceren. Normaal word je daar juist ziek van, maar bij gentherapie wordt handig gebruikgemaakt van die gewoonte.
Een stapje verder kun je ook nieuwe genen in het lichaam inbouwen. Op die manier worden T-cellen aangepast zodat ze receptoren aanmaken die bepaalde kankercellen kunnen herkennen. Breng je die T-cellen weer terug in het lichaam, dan vallen ze de kankercellen aan.
In theorie klinkt gentherapie heel logisch: er is een defect onderdeel (in het dna), en je vervangt dat onderdeel door een werkend exemplaar. Maar gentherapie heeft de vaak hooggespannen verwachtingen nog niet waar kunnen maken. Wat bij de ene aandoening werkt, werkt bij de andere niet. Soms bleek de verbetering maar van tijdelijke aard, soms had de behandeling desastreuze gevolgen voor de patiënt. Zo kreeg een aantal kinderen die behandeld waren tegen de immuunziekte X-SCID leukemie.
Daarnaast is er bij gentherapie altijd sprake van genetische modificatie. Dat maakt dat het behandelen met bijvoorbeeld een genetisch gemodificeerd virus niet alleen voor de patiënt, maar ook voor de behandelaars een risico vormt. Daarom is de regelgeving streng. Zo mag een behandeling alleen worden gegeven door een instelling die daar een vergunning voor heeft, en het verkrijgen van zo’n vergunning vereist specifieke maatregelen.
Behalve de wisselende resultaten van gentherapie en de daardoor soms valse hoop die patiënten koesteren, speelt gentherapie een rol in een langdurige discussie over zorgkosten. De stofwisselingsziekten waar gentherapie een oplossing voor zou kunnen zijn, worden nu soms bestreden door Enzyme Replacement Therapy, waarbij het eiwit dat het lichaam zelf door het mankement niet kan maken, wordt toegediend. Een patiënt moet zo’n middel dan wel de rest van zijn leven blijven slikken.
Omdat veel van deze aandoeningen erg zeldzaam zijn, zijn de prijzen voor de medicijnen erg hoog. Voor de ziekte van Fabry, een zogenoemde lysosomale stapelingsziekte, lopen ze op tot twee ton per patiënt. Medicijnen tegen de ziekte van Pompe, ook zo’n lysosomale stapelingsziekte, kosten vijf tot zeven ton per patiënt per jaar. Vijf jaar geleden leidde een advies van de Gezondheidsraad om de kosten voor medicijnen tegen Pompe en Fabry niet langer te vergoeden tot een storm van protest. De Gezondheidsraad stelde toen dat de werking van Enzyme Replacement Therapy niet voldoende was aangetoond, maar voor wie veel baat had bij die medicijnen, was het advies slecht nieuws.
Onderzoekers die vertrouwen hebben in gentherapie, vinden dat de ontwikkeling van een gentherapie – die de oorzaak van de ziekte kan wegnemen – wat betreft kosten opweegt tegen de kosten die nu jaarlijks gemaakt worden voor Enzyme Replacement Therapy, maar de farmaceutische industrie staat niet te trappelen om die kosten te dragen.
Soms zijn weefsels en organen zodanig beschadigd, dat ze uit zichzelf niet meer herstellen. Wanneer dat herstel wel nodig is omdat de functie essentieel is voor een kwalitatief acceptabel leven, zijn patiënten nu meestal aangewezen op symptoombestrijding of donortransplantatie. Donormateriaal is echter vaak schaars, en eenmaal geïmplanteerd moet een patiënt levenslang medicijnen slikken om afstotingsverschijnselen te voorkomen. Bij regeneratieve geneeskunde gaat het anders: buiten het lichaam wordt lichaamseigen celmateriaal opgekweekt, en dat wordt in plaats van lichaamsvreemd donormateriaal geïmplanteerd.
Dat klinkt eenvoudig, maar blijkt een lastige noot om te kraken. Als behandelend arts moet je in staat zijn om buiten het lichaam voldoende weefsel op te kweken uit cellen van de patiënt. Bovendien moet dat weefsel op precies de goede manier ontwikkelen tot het gewenste weefsel of orgaan.
Het opkweken van voldoende weefsel gebeurt door uit het lichaam stamcellen weg te nemen. Die hebben als voordeel dat ze delen en zich na deling nog kunnen specialiseren in de gewenste functie. Veel organen bevatten namelijk functionele cellen, die niet delen, en stamcellen, die voor de vernieuwing zorgen. Uit stamcellen kweken wetenschappers nieuwe mini-orgaantjes of stukjes weefsel op. Deze methode heeft de laatste jaren een vlucht genomen, al laat therapie bij patiënten vaak nog wat op zich wachten: het is immers een nieuwe methode, en klinisch testen is lastig, juist omdat er nog weinig klinische ervaring is opgedaan.
Voorlopig hebben patiënten er nog het meest aan in de vorm van gepersonaliseerde medicatie (zie verderop): de gekweekte mini-orgaantjes kunnen dan bij uitstek gebruikt worden om te testen hoe een patiënt op een medicijn zal reageren.
Organen of weefsels kweken buiten het lichaam lukt niet met alle weefsels en ook niet met alle soorten stamcellen. Bij sommige organen blijkt ook de ruimtelijke structuur van het weefsel bepalend voor de functie. Denk bijvoorbeeld aan bot, of aan nieren. Bij deze weefsels wordt geprobeerd met behulp van een 3D-printer de structuur te printen. Dat printen gebeurt in sommige gevallen met levende cellen, maar soms ook met behulp van een soort steigermateriaal, waarop stamcellen zich kunnen hechten en daarna kunnen differentiëren.
Het grote voordeel van regeneratieve geneeskunde is dat wat in het lichaam wordt ingebracht, lichaamseigen materiaal is. Er zijn geen afstotingsverschijnselen. Er is ook geen wachtlijst voor een donororgaan, want het orgaan wordt gekweekt. Maar regeneratieve geneeskunst is niet zaligmakend. Het sluit slecht aan bij de manier waarop nieuwe geneesmiddelen hun weg naar de patiënt vinden: langetermijneffecten kunnen slecht gemeten worden en juridisch is de vraag van wie die geprinte nier zou zijn: van de patiënt die de stamcellen leverde, of van het farmaceutische bedrijf dat het orgaan maakte.
Medicijnen werken niet voor iedereen even goed. Mensen zijn nu eenmaal verschillend van elkaar. In de geneeskunde betekent dat, dat mensen soms medicijnen krijgen voorgeschreven die bij hen niet werken, of waarvan het effect zelfs negatief is. In de praktijk blijkt het soms even zoeken te zijn naar het medicijn dat het beste aanslaat.
Bij gepersonaliseerde medicijnen werkt dat anders. Door dna, bloed of urine van een patiënt te analyseren op genetisch en moleculair niveau, wordt het mogelijk om een medicijn te vervaardigen dat helemaal is toegesneden op die patiënt. Een variant van de methode is om lichaamseigen stamcellen op te kweken buiten het lichaam, en daar eerst verschillende medicijnen op te testen, alvorens ze voor te schrijven aan een patiënt.
Het grote voordeel is dat patiënten geen medicijnen meer krijgen toegediend die niet werken, en dat voordeel is extra groot als medicijnen potentieel ook schadelijk zouden kunnen zijn. Voorstanders van het concept betogen dat het kosten spaart. Critici betogen echter dat al dat maatwerk juist hoge kosten met zich meebrengt, en dat gepersonaliseerde medicijnen zullen zijn voorbehouden aan de ‘happy few’.
Naast het terugbrengen van de kosten betogen voorstanders ook, dat gepersonaliseerde medicijnen ziektes helpen voorkomen. Wie op basis van zijn genetisch profiel weet dat hij aanleg heeft voor het krijgen van een bepaalde aandoening, kan er al iets tegen gaan slikken nog voor de aandoening zich openbaart. Critici brengen daar weer tegenin dat aandoeningen vaak een combinatie zijn van genetische aanleg en leefstijl, en dat zo’n gepersonaliseerd medicijn alleen maar zin heeft als mensen ook hun leefstijl aanpassen. Mensen zouden de vrijheid moeten hebben om zich niet te laten testen of om hun leefstijl niet aan te passen.
Moderne biotechnologie – in de zin van biotechnologie waarbij er aanpassingen worden gedaan in het genoom van organismen, is bij de bovenstaande therapieën niet zozeer de kern. Voor zulke therapieën is de snel groeiende kennis over de inhoud van ons eigen genoom iets dat die therapieën mogelijk maakt. We kunnen niet alleen steeds sneller ons genoom uitlezen, ook de mogelijkheden om er gericht veranderingen in aan te brengen nemen toe. Voor een deel kennen die nieuwe therapieën dezelfde voetangels als conventionele: zolang ze nog in ontwikkeling zijn, blijft het voor patiënten schipperen tussen hoop en teleurstelling. Specifieke risico’s zijn onvoorziene effecten, eigenaarschap, privacy en (on)betaalbaarheid. Daardoor stellen deze nieuwe therapieën beleidsmakers, de overheid, wetenschappers en zorgverzekeraars voor lastige keuzes, zowel op het ethische vlak als voor wat betreft de mate van regulering die nodig is.
Biotechnologie is niet alleen de manier waarop we steeds meer aan onszelf sleutelen. Met behulp van biotechnologie zetten we ook bacteriën in om lichaamseigen stoffen te maken als we dat zelf niet goed kunnen. Insuline is een goed voorbeeld van een stof die door genetisch gemodificeerde bacteriën wordt gemaakt.
Diabetespatiënten die zelf geen insuline produceren, zijn afhankelijk van insuline die ze injecteren. Tot ver in de twintigste eeuw werd zulke insuline gewonnen uit slachtafval. Maar dat had een nadeel: je kon daar varkens- of paardeninsuline uit halen, en die líjkt wel heel erg op menselijke insuline, maar is net niet helemaal hetzelfde. Dat leidde soms tot allergische reacties.
In de jaren tachtig werden enkele stammen E. coli-bacteriën voorzien van het stukje dna dat bij mensen verantwoordelijk is voor de aanmaak van insuline. Die bacteriën maakten daarna zelf menselijke insuline.
Die techniek – bacterie-vreemd DNA in een bacterie of een gist inbouwen – wordt sinds de jaren tachtig van de vorige eeuw op grote schaal toegepast. De producten die de micro-organismen opleveren zijn niet alleen geneesmiddelen (zoals bij insuline), maar ook bijvoorbeeld enzymen in wasmiddelen, (componenten voor) bioplastics en andere alternatieven voor stoffen die normaliter uit fossiele grondstoffen worden gewonnen.
Britse wetenschappers ontdekten dat CRISPR-Cas niet zo specifiek werkt als we tot nu toe dachten. Is knutselen met CRISPR-Cas wel veilig? NEMO Kennislink vroeg het aan CRISPR-pionier John van der Oost.
Er is nog veel discussie mogelijk over wat leven nu eigenlijk is, zo bleek tijdens een speciale editie van NEMO Kennislink live. Maar wetenschappers zijn al bezig om het na te maken. Zullen we het snappen, als we het zelf kunnen bouwen?
Met behulp van een enzym ontwikkelden Amerikaanse onderzoekers een manier om makkelijk korte strengen DNA in elkaar te zetten. Op termijn hopen ze met deze nieuwe techniek veel tijdswinst te boeken, want nu wachten onderzoekers vaak dagen op een streng DNA waar ze verder mee kunnen. In de toekomst kan hetzelfde proces misschien wel in een paar uur.