Genetische modificatie is het proces waarbij de genetische samenstelling van een organisme wordt veranderd. Dit wordt al duizenden jaren indirect gedaan door gecontroleerde of selectieve veredeling van planten en dieren. Moderne biotechnologie heeft het gemakkelijker en sneller gemaakt om een specifiek gen te targeten voor een nauwkeurigere verandering van het organisme door middel van genetische manipulatie.
De termen "aangepast" en "ontwikkeld" worden vaak door elkaar gebruikt in de context van het labelen van genetisch gemodificeerde of "GGO's" -producten. Op het gebied van biotechnologie staat GGO voor genetisch gemodificeerd organisme, terwijl in de voedingsindustrie de term uitsluitend verwijst naar voedsel dat doelbewust is ontwikkeld 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 fokorganismen, volgens een artikel van Gabriel Rangel, een volksgezondheidswetenschapper aan de Harvard University. Wanneer dit proces meerdere generaties wordt herhaald, leidt dit tot dramatische veranderingen in de soort.
Honden waren waarschijnlijk de eerste dieren die doelbewust genetisch werden gemodificeerd, met het begin van die inspanning die ongeveer 32.000 jaar teruggaat, volgens Rangel. Wilde wolven sloten zich aan bij onze voorouders van jager-verzamelaars in Oost-Azië, waar de hoektanden werden gedomesticeerd en gefokt om hun volgzaamheid te vergroten. Gedurende duizenden jaren hebben mensen honden gefokt met verschillende gewenste persoonlijkheden en fysieke eigenschappen, wat uiteindelijk leidde 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 vruchtbare halve maan, volgens een artikel uit 2015 dat is gepubliceerd in het Journal of Traditional and Complementary Medicine. Oude boeren fokten selectief tarwegrassen beginnend rond 9000 voor Christus. om gedomesticeerde variëteiten te creëren met grotere granen en sterkere zaden. Rond 8000 voor Christus was de teelt van gedomesticeerde tarwe verspreid over Europa en Azië. De voortdurende selectieve veredeling van tarwe resulteerde in de duizenden variëteiten die tegenwoordig worden geteeld.
Maïs heeft de afgelopen duizenden jaren ook enkele van de meest dramatische genetische veranderingen ondergaan. Het hoofdgewas was afgeleid van een plant die bekend staat als teosinte, een wild gras met kleine oren die slechts een paar korrels droegen. In de loop van de tijd hebben boeren selectief de teosinte-grassen gefokt om maïs te maken met grote oren vol met pitten.
Naast die gewassen heeft veel van de producten die we vandaag eten, waaronder bananen, appels en tomaten, volgens Rangel meerdere generaties selectief gekweekt.
De technologie die specifiek een stuk recombinant DNA (rDNA) van het ene organisme naar het andere snijdt en overdraagt, werd in 1973 ontwikkeld door Herbert Boyer en Stanley Cohen, onderzoekers van respectievelijk de University of California, San Francisco en Stanford University. Het paar bracht een stuk 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 muisembryo's in het eerste experiment om dieren genetisch te modificeren met behulp van genetische manipulatietechnieken.
Onderzoekers waren ook bacteriën aan het modificeren om als medicijnen te gebruiken. In 1982 werd humane insuline gesynthetiseerd uit genetisch gemodificeerd E coli bacteriën, en wordt volgens Rangel de eerste genetisch gemanipuleerde medicatie voor mensen, goedgekeurd door de FDA.
Genetisch gemanipuleerd voedsel
Er zijn volgens The Ohio State University vier primaire methoden voor het genetisch modificeren van gewassen:
- Selectief fokken: er worden twee plantensoorten geïntroduceerd en gekweekt om nakomelingen te produceren met specifieke kenmerken. Tussen 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 behouden en verder gefokt. Mutagenese is ook typisch niet opgenomen in de categorie GGO-voedsel.
- 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 vermelde methoden worden beschouwd als soorten genetische manipulatie. Tegenwoordig hebben bepaalde gewassen genetische manipulatie ondergaan om de gewasopbrengst, resistentie tegen insectenschade en immuniteit voor plantenziekten te verbeteren, evenals om een verhoogde voedingswaarde te introduceren, aldus de FDA. In de markt worden dit genetisch gemodificeerde of ggo-gewassen genoemd.
"GGO-gewassen waren veelbelovend bij het oplossen van landbouwkwesties", zegt Nitya Jacob, gewaswetenschapper aan het Oxford College van Emory University in Georgia.
Het eerste genetisch gemanipuleerde gewas dat in de VS werd gekweekt, was de Flavr Savr-tomaat in 1994. (Om in de VS te worden verbouwd, 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 waardoor tomaten slap worden zodra ze geplukt worden. 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 in de VS. Bijna 93 procent van de sojabonen en 88 procent van de maïsgewassen is volgens de FDA 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 zouden kunnen verontreinigen aanzienlijk wordt verminderd, aldus het Amerikaanse ministerie van landbouw (USDA).
De afgelopen jaren is de wijdverbreide teelt van ggo-gewassen steeds controversiëler geworden.
'Een 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 en naar onkruidpopulaties, wat ertoe kan leiden dat niet-ggo's door kruisbestuiving eigenschappen van ggo's verwerven."
Een handvol grote biotechnologiebedrijven heeft de GGO-gewassenindustrie gemonopoliseerd, zei Jacob, waardoor het voor individuele, kleinschalige boeren moeilijk wordt om de kost te verdienen. Hoewel sommige boeren failliet kunnen gaan, kunnen degenen die met de biotechbedrijven werken de economische voordelen plukken van hogere gewasopbrengsten en lagere pesticidenkosten, aldus de USDA.
Etikettering van GGO-voedsel is belangrijk voor een meerderheid van de mensen in de Verenigde Staten, volgens peilingen uitgevoerd door Consumer Reports, The New York Times en The Mellman Group. Mensen die sterk voor ggo-etikettering zijn, zijn van mening 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.
Dieren en mensen genetisch wijzigen
Tegenwoordig wordt vee vaak selectief gefokt om de groeisnelheid en spiermassa te verbeteren en ziekteresistentie te stimuleren. Zo zijn bepaalde lijnen van vleeskippen gefokt om vandaag 300 procent sneller te groeien dan in de jaren zestig, volgens een artikel uit 2010 in de Journal of Anatomy. Momenteel zijn geen dierlijke producten op de markt in de Verenigde Staten, inclusief kip of rundvlees, genetisch gemanipuleerd en daarom worden er geen geclassificeerd als GMO- of GE-voedselproducten.
De afgelopen decennia hebben onderzoekers genetisch gemodificeerd proefdieren om te bepalen hoe de biotechnologie op een dag zou kunnen helpen bij de behandeling van menselijke ziekten en het herstellen van weefselschade bij mensen, volgens het National Human Genome Research Institute. Een van de nieuwste vormen van deze technologie heet CRISPR (uitgesproken als "scherper").
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 op een specifiek gen of een groep genen te richten voor modificatie, zei 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 stukjes DNA te vinden en te bewerken die kunnen leiden tot toekomstige ziekten bij een individu. Stamceltherapie kan ook gebruikmaken van genetische manipulatie bij de regeneratie van beschadigd weefsel, zoals door een beroerte of een hartaanval, zei Edwalds-Gilbert.
In een zeer controversieel onderzoek beweert ten minste één onderzoeker dat hij de CRISPR-technologie op menselijke embryo's heeft getest met het doel het potentieel voor bepaalde ziekten te elimineren. Die wetenschapper werd onder de loep genomen en werd enige tijd onder huisarrest geplaatst in hun thuisland China.
Het morele dilemma
De technologie is mogelijk beschikbaar, maar moeten wetenschappers genetische modificatieonderzoeken bij mensen voortzetten? Dat hangt ervan af, zei Rivka Weinberg, professor filosofie aan het Scripps College.
'Als het gaat om zoiets als een technologie, moet je nadenken over de bedoeling en het verschillende gebruik ervan', zei Weinberg.
De meeste medische onderzoeken voor behandelingen waarbij gebruik wordt gemaakt van genetische manipulatie, worden uitgevoerd bij instemmende patiënten. Gentechnologie bij een foetus is echter een ander verhaal.
'Experimenteren met mensen zonder hun toestemming is inherent problematisch', zei Weinberg. 'Er zijn niet alleen risico's, de risico's worden niet in kaart gebracht. We weten niet eens wat we riskeren.'
Als de technologie van de volgende generatie beschikbaar zou zijn en veilig zou zijn, zouden de bezwaren tegen het testen ervan bij mensen minimaal zijn, zei Weinberg. Maar dat is niet zo.
'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 experimenteren 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 te worden getest 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:
