Vanwege klimaatverandering is het noodzakelijk om gewassen beter bestand te maken tegen droogte, ziektes en plagen, zodat er straks genoeg voedsel is voor de groeiende wereldbevolking. Wageningse wetenschappers hebben basisprincipes ontdekt van de CRISPR-Cas techniek, waarmee gewassen heel precies kunnen worden verbeterd. Wageningen University & Research deelt deze kennis met onderzoeksinstituten zonder winstoogmerk, en draagt zo bij aan voedselzekerheid.
“Stel dat door klimaatverandering langdurige droogte heerst in een gebied. Als we met een gerichte en minimale aanpassing tomaten dieper kunnen laten wortelen, kunnen er toch tomaten groeien”, zegt John van der Oost, hoogleraar Microbiologie. Hij is pleitbezorger van de CRISPR-Cas technologie, die plantenveredeling 3.0 mogelijk maakt. Met CRISPR-Cas kan genetisch materiaal uiterst nauwkeurig worden aangepast. “We kunnen hele goede dingen doen met CRISPR-Cas, waar boeren en consumenten overal, maar met name in Afrika en Azië, ook van kunnen profiteren.”
CRISPR-Cas ontdekt
Zijn ontdekking van verscheidene basisprincipes van de CRISPR-Cas techniek, zo’n twaalf jaar geleden, geldt internationaal als een grote wetenschappelijke doorbraak. Van der Oost hoopt van harte dat zijn bevindingen kunnen bijdragen aan het bestrijden van honger in de wereld. Wageningen University & Research (WUR) en de Nederlandse Organisatie van Wetenschappelijk Onderzoek (NWO) gaan op zijn initiatief namelijk vijf patenten waarin een aantal van zijn ontdekkingen zijn vastgelegd, openstellen voor gebruik.
De licenties worden gratis beschikbaar gesteld aan non-profit onderzoeksinstituten op gebied van landbouw en voedsel, zoals de onderzoekscentra die verenigd zijn in het CGiAR consortium (Consultative Group on International Agricultural Research). Deze instituten kunnen met de kennis verbeterde gewassen ontwikkelen, die ten goede komen aan lokale boeren en consumenten in lage inkomenslanden.
“In tijden van klimaatverandering moeten we als wetenschappers onze verantwoordelijkheid nemen. Met CRISPR-Cas is het mogelijk om op betrekkelijk eenvoudige wijze gewassen beter bestand te maken tegen bijvoorbeeld droogte, verzilting, en ziektes. Dat is precies wat de wereld met een veranderend klimaat en een groeiende bevolking nodig heeft.”
Geoptimaliseerde groenten
Van den Oost kwam op het idee om de kennis te delen omdat deze in Europa vooralsnog nauwelijks kan worden benut. De EU schaart alle veranderingen in het DNA die gemaakt zijn met de CRISPR-Cas techniek, onder genetische modificatie. Daarom moeten er voorafgaand aan de introductie van CRISPR-gewassen op de markt vele veiligheidstesten worden uitgevoerd, en dat duurt heel lang en is heel prijzig. Van der Oost: “Terwijl het gebruik van CRISPR-Cas voor het introduceren van kleine veranderingen op dezelfde manier beoordeeld zou moeten worden als klassieke veredelingsmethoden die veranderingen in het DNA bewerkstelligen. Dat is namelijk geen genetische modificatie.”
Wet- en regelgeving ten aanzien van CRISPR-Cas per land, september 2021. Aangepast van: Prof Dirk Inzé (Universiteit Gent)
Alleen als CRISPR gebruikt wordt voor grotere aanpassingen zoals het uitwisselen van genen tussen verschillende soorten, zou het genetische modificatie (GM) genoemd moeten worden, met de daarbij horende strengere veiligheidseisen “Klassieke veredeling kun je zien als een motorzaag en CRISPR-Cas als een scalpel, waarbij de CRISPR methode en gewassen minstens zo veilig zijn.”
“Men realiseert het zich niet, maar alles wat bij de groenteboer ligt is verregaand genetisch aangepast. Ook biologisch geteelde gewassen zijn allemaal geoptimaliseerd. Veel van onze groenten staan heel ver af van hun voorouders die 2000 jaar geleden in het wild groeiden.”
“Zeker in tijden van klimaatverandering moeten we als wetenschappers onze verantwoordelijkheid nemen.”
John van der Oost, hoogleraar Microbiologie
Deel deze quote:
Van der Oost vindt het besluit van de EU dan ook ongefundeerd. “Met CRISPR-Cas kunnen we veel preciezer erfelijke eigenschappen selecteren en aanpassen dan we al duizenden jaren heel grof doen. Klassieke veredeling is een zeer langdurig en vrij onnauwkeurig proces waarbij allerlei ongewenste effecten kunnen optreden.” Zoals bij de Hollandse ‘watertomaat’ die enkele decennia geleden populair was bij groentetelers vanwege zijn formaat, maar die wel sterk aan smaak had ingeboet.
Landen als de VS, Canada, Argentinië, Japan en Australië zien CRISPR-Cas niet als genetische modificatie, omdat de minieme CRISPR veranderingen ook spontaan in de natuur optreden. De EU-regels leiden ertoe dat de kleinere Europese zaadveredelaars en biotechnologiebedrijven hun concurrentiepositie verliezen, ziet Van der Oost. “De wetgeving van de EU is koren op de molen van de grote bedrijven, die hebben de tijd en het geld voor tijdrovende, kostbare en langdurende testprocedures.”
Kerstgedachte
“Als het niet linksom kan, dan maar rechtsom”, dacht Van der Oost. Tijdens de kerstdagen van 2020 kwam hij op het idee om de patentlicenties vrij beschikbaar te stellen. Hij mailde de bestuursvoorzitter van de universiteit, Louise Fresco, die zich meteen enthousiast achter het plan schaarde en actief meehielp om het te verwezenlijken.
Een cruciaal CRISPR-experiment uit 2008.
Wereldwijd zijn er duizenden patenten op gebied van CRISPR-Cas. De vijf Wageningse patenten zijn echter belangrijk, omdat het CRISPR-systeem dat de Wageningse onderzoekers ontdekten heel stabiel en nauwkeurig is.
Tegelijkertijd zijn kennisinstituten en bedrijven wereldwijd nog steeds bezig om de techniek verder te onderzoeken en ontwikkelen. “Het is een bijzonder flexibele technologie waarmee duurzame methodes kunnen worden ontwikkeld die helpen om de groeiende wereldbevolking te voeden. We zijn blij dat we onze kennis kunnen delen voor dit doel. We hopen dat meer patenthouders dit voorbeeld volgen.”
John van der Oost ontving in 2018 de Spinozaprijs, de hoogste wetenschappelijke onderscheiding in Nederland, voor zijn baanbrekende werk aan de CRISPR-Cas technologie. “Ik ben me ervan bewust dat we niet te veel moeten beloven, maar als we de groeiende wereldbevolking van voldoende voedsel willen voorzien, op een planeet met een snel veranderend klimaat, moeten we met volle kracht doorgaan om voedselgewassen op een snelle, nauwkeurige en veilige manier te verbeteren.”
Beinvloed de klimaatverandering ook onze gezondheid?
> indirect heeft de klimaatverandering gevolgen voor de volksgezondheid – namelijk, voor veel landbouwgewassen kunnen de veranderingen van het klimaat (bijv. temperatuur, water beschikbaarheid, zout concentratie bodem) te snel gaan, en kunnen de planten zich niet aanpassen – met o.a. CRISPR-Cas technieken kunnen we, in elk geval een deel van) die planten wel aanpassen – dat draagt dus bij aan een vergroting van de voedselzekerheid – verder kan je denken aan malaria, dat bij opwarming ook hier de kop weer kan opsteken …, maar dat gaan we waarschijnlijk niet oplossen met CRISPR …
Beinvloed de klimaatverandering ook onze gezondheid?
> indirect heeft de klimaatverandering gevolgen voor de volksgezondheid – namelijk, voor veel landbouwgewassen kunnen de veranderingen van het klimaat (bijv. temperatuur, water beschikbaarheid, zout concentratie bodem) te snel gaan, en kunnen de planten zich niet aanpassen – met o.a. CRISPR-Cas technieken kunnen we, in elk geval een deel van) die planten wel aanpassen – dat draagt dus bij aan een vergroting van de voedselzekerheid – verder kan je denken aan malaria, dat bij opwarming ook hier de kop weer kan opsteken …, maar dat gaan we waarschijnlijk niet oplossen met CRISPR …