CRISPR-Cas: de mogelijkheden en gevaren van knippen en plakken met genen

'Ons denken over medische ethiek is heel sterk gericht op bescherming van de onderzoeksdeelnemer, van de patiënt. En dat moet natuurlijk ook een belangrijk uitgangspunt blijven. Maar anderzijds wil je ook vernieuwing mogelijk maken, juist ook in het belang van patiënten', aldus medisch ethicus en oud-CCMO-lid prof. Hans van Delden (Universiteit Utrecht) tijdens de discussie over CRISPR-Cas. In de presentaties daarvoor was al duidelijk geworden hoe CRISPR-Cas gebruikt kan worden om mensen met een ernstige erfelijke ziekte te genezen – en welke risico's en onzekerheden er nog steeds bestaan rond deze baanbrekende innovatie.

Knippen in DNA

Internist Dr. Danny Cohn van het Amsterdam UMC legde in zijn heldere presentatie uit wat CRISPR-Cas is en hoe een onderzoeksteam onder zijn leiding als een van de eersten wereldwijd deze methode toepaste bij de behandeling van de erfelijke ziekte hereditair angio-oedeem (HAE).

CRISPR-Cas en de mogelijkheden ervan werden in 2011 ontdekt door prof. Emmanuelle Charpentier en prof. Jennifer A. Doudna, die daarvoor in 2020 de Nobelprijs voor de scheikunde ontvingen. Het is van origine een verdediging van bacteriën tegen bacteriofagen, virussen die het op bacteriën gemunt hebben. Het bestaat uit een bibliotheek aan korte DNA-codes, Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats (CRISPR) en het Cas9-eiwit dat het DNA knipt op de plek van zo'n 'verdacht' stuk DNA-code. Het blijkt mogelijk te zijn om CRISPR-Cas zo te programmeren dat het DNA van een (menselijke) cel doorgeknipt wordt op een specifieke plaats.

Cohn legde uit dat zo een gen in levende cellen kan worden uitgeschakeld door het kapot te knippen. Ook is het mogelijk om een klein foutje in de genetische code te herstellen en tussen de losgeknipte uiteinden kan zelfs een ander DNA-fragment worden geplaatst. Kortom, CRISPR-Cas is een moleculair instrumentje waarmee met grote precisie wijzigingen in het DNA van levende cellen kunnen worden aangebracht. En aangezien het DNA de recepten bevat voor alle eiwitten waaruit de cel bestaat, zijn er in beginsel erg veel mogelijke toepassingen.

Levensbedreigende zwellingen

Cohn zag in CRISPR-Cas vooral kansen voor zijn HAE-patiënten. Hereditair angio-oedeem is een erfelijke aandoening waarbij aanvallen van zwellingen ontstaan op verscheidene plaatsen in het lichaam. Door stoten of harde aanrakingen, maar ook door stress, ontstaat er ineens een vochtophoping onder de huid van de ledematen, in het gezicht of de genitaliën. Als de zwelling optreedt in de buik, leidt dat vaak tot ernstige pijnklachten. Een zwelling in de keel kan de ademhaling bemoeilijken en zelfs de dood tot gevolg hebben.

Patiënten met HAE leven dus met een voortdurende dreiging van ontsierende, soms invaliderende, pijnlijke of zelfs dodelijke zwellingen, waardoor hun kwaliteit van leven vaak ernstig wordt aangetast. Sommigen van hen zijn vaste klanten op de spoedeisende hulpafdeling van het ziekenhuis. Er zijn behandelingen die bij sommige patiënten werken, maar dit kan samengaan met soms ernstige bijwerkingen.

Verminderen eiwit

De oorzaak van de ziekteverschijnselen bij HAE is een tekort aan een eiwit (C1-esteraseremmer), waardoor het eiwit kallikreïne vrij spel krijgt. De CRISPR-Cas-behandeling die Cohn en zijn team uiteindelijk met toestemming van de CCMO gaven aan enkele patiënten met een ernstige onbehandelbare vorm van HAE, richt zich op het verminderen van de hoeveelheid kallikreïne. Dit gebeurt door in de lever de productie te remmen van prekallikreïne, de voorloper van kallikreïne. Cohn legde uit hoe het moleculaire schaartje van CRISPR-Cas wordt toegediend in kleine vetbolletjes (ApoE) die specifiek door de lever worden opgenomen, waar CRISPR-Cas het gen voor prekallikreïne onklaar maakt.

Aan de toediening van het eerste infuus ging een lange afweging vooraf. Cohn en zijn collega's wisten dat een mens goed kan leven zonder prekallikreïne en dat het verminderen van de hoeveelheid prekallikreïne inderdaad helpt om de aanvallen van zwellingen bij HAE te voorkomen. Omdat CRISPR-Cas nog zo nieuw is, wisten ze niet zeker of de behandeling onverwachte ongewenste effecten zou hebben.

Moeilijke afwegingen

Ook de CCMO worstelde met deze afweging, zo bleek uit het verhaal van CCMO-lid en hoogleraar Moleculaire Neurogenetica prof. Hans van Bokhoven (Radboudumc Nijmegen). Hij somde op wat de mogelijke risico's zijn van CRISPR-Cas. De belangrijkste vragen zijn of het moleculaire schaartje altijd op de juiste plek in het DNA knipt en of het altijd in de juiste cellen terechtkomt. Als CRISPR-Cas ook elders in het DNA knipt, zou dat theoretisch kunnen leiden tot mutaties, waarbij altijd het risico bestaat dat een cel ontaardt tot een kankercel; of tot veranderingen in andere eiwitten, met ongewenste gevolgen die ook pas veel later tot uiting kunnen komen. De veranderingen die CRISPR-Cas veroorzaakt zijn onomkeerbaar.

Daarom moet in elk geval altijd goed gekeken worden of het specifieke stukje DNA-code waar de CRISPR-Cas behandeling op is afgestemd, niet ook elders in het DNA voorkomt. Als CRISPR-Cas terecht zou komen in cellen waar het niet moet zijn, hoeft dat geen probleem te zijn, als het betreffende gen daar niet actief is. Het is echter zeker niet de bedoeling dat CRISPR-Cas actief wordt in geslachtscellen, in eicellen of (voorlopers van) zaadcellen. Dan zou de genetische modificatie immers doorgegeven worden aan het nageslacht. Dat is bij de huidige stand van kennis echt nog niet gewenst en het modificeren van geslachtscellen is ook wereldwijd verboden. Proefdieronderzoek laat gelukkig zien dat bij de huidige toedieningsvormen de kans hierop te verwaarlozen is.

Enthousiaste eerste patiënt

Waar alle deskundigen dus lang worstelden met de vraag of deze techniek al rijp is voor toepassing bij HAE-patiënten, was Charles Picavet, de eerste Nederlandse patiënt die met CRISPR-Cas behandeld was, laaiend enthousiast. Al bij de eerste berichten over een mogelijke toepassing van CRISPR-Cas was hij gefascineerd door het idee dat dit een duurzame genezing kon bewerkstelligen. Ook het gesprek met Cohn, waarin deze alle nadelen benoemde en hem vroeg om die in eigen woorden terug te vertellen, bracht Charles niet aan het twijfelen.

Hij beschreef hoe hij de behandeling zelf had ervaren. Hij had enkele uren aan een infuus had gelegen, zich korte tijd wat koortsig  gevoeld en was al spoedig weer uit het ziekenhuis ontslagen. Op de vraag of hij daarna nog iets gemerkt had van de gevolgen van de behandeling, antwoordde hij: 'Nee, behalve dat ik daarna nooit meer een aanval gehad heb en geen medicijnen meer hoef te slikken.'

Oordeel van patiënt meewegen

Van Delden benadrukte het belang van goed overleg tussen onderzoekers/behandelaars, patiënten en de CCMO bij dit soort baanbrekende innovaties. Hij onthulde dat in het overleg over een nieuwe verklaring van Helsinki, de internationale basis voor medische ethiek, expliciet aandacht besteed zal worden aan betrokkenheid van patiënten bij het opzetten en evalueren van onderzoeksvoorstellen. Daarbij is het uiteraard van belang om een zo breed mogelijke vertegenwoordiging van de patiëntengroep te betrekken.

Het voorbeeld van CRISPR-Cas voor HAE laat zien dat een krachtige nieuwe techniek vraagt om een zeer zorgvuldige afweging. De CCMO was aanvankelijk terughoudend, maar was mede dankzij het positieve oordeel van de patiëntenorganisatie bereid om het team van Cohn het groene licht te geven. Nu er meer bekend wordt over CRISPR-Cas en zich nieuwe toepassingsmogelijkheden aandienen, zal steeds weer opnieuw gekeken moeten worden wat echt in het belang van de studiedeelnemers is. Daarom is het volgens Van Delden goed dat zulke complexe afwegingen in Nederland centraal worden gemaakt, zodat de CCMO ervaring opbouwt en er een steeds stevigere basis komt voor deze beslissingen.