Nog niet eerder waren plantenrassen zo efficiënt van nieuwe eigen­schappen te voorzien als met CRISPR-Cas. In de EU is het echter nog onduidelijk of het om ggo’s gaat, dus zijn bedrijven afwachtend.

Ziekteresistente tarwe, langer houdbaardere tomaten, droogteresistente mais of aardappelen waarin bij frituren niet het giftige acrylamide ontstaat. Nog niet eerder waren nieuwe eigenschappen zo snel en efficiënt in rassen te brengen als met de nieuwe gentechniek CRISPR-Cas. Daar­mee kun je heel precies een of meerdere bouwstenen veranderen in het DNA. Verder kun je gerichter dan ooit een nieuw stukje DNA inbren­gen.

‘Met CRISPR-Cas kun je nu ook gewassen verbeteren die tot nog toe nauwelijks zijn veredeld, zoals cassave en sorghum’, zegt Arjen van Tunen, directeur van Keygene, die zelf de techniek inzet om groentes en granen resistenter te maken. Als voorbeeld noemt Van Tunen de schimmelgevoelige druivenplant. Druivenrassen worden nu nauwelijks gekruist met wilde, resistente druivenplanten. Wijnproducenten willen namelijk het karakter van de druif – bijvoorbeeld een Chardonnay of een Pinot – hetzelfde houden. ‘Met CRISPR-Cas kun je binnen enkele maanden genen zo muteren dat de druivenplant resistenter is en verder toch hetzelfde blijft. Ook de ziektegevoelige banaan, een kloon die je niet makkelijk kunt kruisen, kun je hiermee schimmelresistent maken.’

Ggo-regeling

Het is nog niet duidelijk of met CRISPR-Cas-aangepaste rassen in de EU onder de ggo-regeling gaan vallen. En zolang die onduidelijkheid bestaat, is er geen Neder­lands zaadbedrijf dat er serieus in wil investeren. Ggo-dossiers samenstellen kost namelijk tientallen miljoenen euro’s, en markttoelating kan jaren op zich laten wachten. Daarom worden er in de EU nauwelijks ggo-gewassen verbouwd.

De mutatie-efficiëntie is met CRISPR-Cas veel beter

In de VS zijn de eerste CRISPR-producten al wel op de markt. In april 2016 kreeg de Pennsylvania State University van het Amerikaanse Landbouwministerie toestemming haar langer houdbare ‘CRISPR-champignon’ te beschouwen als niet-ggo. In die champignon zijn gericht zes genen uitgeschakeld die coderen voor polyfenoloxidase (PPO), het enzym dat zorgt voor bruinkleuring. Inmiddels is ook een met CRISPR-Cas veranderde mais van zaadconcern Pioneer Hybrid op de Amerikaanse markt toegelaten als niet-ggo. Dankzij uitschakeling van het gen voor het amylase-enzym heeft die mais alleen nog het zetmeeltype amylopectine over in de maiskorrel, wat handig is voor de voedsel­verwerking.

Oud kunstje

DNA muteren om een ras nieuwe eigenschappen te geven is niet nieuw. In de klassieke veredeling muteren plantenonderzoekers voor sommige toepassingen, zoals bloemkleur, het planten-DNA al sinds de jaren vijftig met chemicaliën of straling. Veredelaars selecteren vervolgens uit de honderden behandelde planten die exemplaren die toevallig zijn gemuteerd in het juiste gen. Ongeveer een op de vijfduizend mutaties die zo ontstaat is succesvol. Al een jaar of vijftien kan dat muteren gerichter met gentechnieken. Bij de mutatietechnieken Transcription Activator-like Effector Nucleases (TALEN) Zinc Finger nucleases (ZFN) knipt een DNA-knipenzym het te veranderen gen in tweeën. Na dat knippen herstelt de plant de breuk niet altijd correct, waardoor het gen muteert. Met een plant waarin zo’n mutatie zit, kun je doorveredelen. Bij TALEN en ZFN is het knipenzym een eiwit dat de juiste DNA-sequenties herkent. Maar dat eiwit moet voor je elke mutatie apart ontwerpen en dat is veel werk

Flexibeler

‘CRISPR-Cas is veel flexibeler’, zegt plantenonderzoeker René Smulders van Wa-geningen University & Research. ‘Je hebt maar te maken met één, al bestaand eiwit: het DNA-knipenzym Cas9. Met een gids-RNA kun je dit naar het te veranderen gen leiden. En het is niet moeilijk het gids-RNA te ontwerpen en te laten maken.’ De groep van Smulders maakt nu met CRISPR-Cas glutenarme tarwe voor mensen met coeliakie. Omdat tarwe zes sets chromosomen heeft, is er tegelijk verandering nodig van vele genkopieën die zijn betrokken bij de glutenaanmaak. ‘Dat gaat met CRISPR-Cas veel beter dan met de andere genetische mutatietechnieken’, zegt Smulders.

Keygene muteert gewassen als komkommer ook met de mutatietechniek Oligo-nucleotide Directed Mutagenesis (ODM). Hierbij schiet je in de cel een klein stukje synthetisch DNA, een oligonucleotide. Dat stukje plakt aan het te veranderen gen, maar heeft net niet de goede basenvolgorde. De cel kan het daarom als fout herkennen en vervolgens de breuk die daardoor ontstaat zo herstellen dat de gewenste mutatie ontstaat. ‘Maar dat gaat minder goed dan met CRISPR-Cas’, weet Van Tunen. ‘Vaak is de efficiëntie van ODM maar een paar promille, in plaats van een paar procent zoals bij CRISPR-Cas.’

Toestemming

In 2015 kwam het biotechnologiebedrijf Cibus, waarvan de Nederlandse vestiging in Kapelle is, als eerste op de Amerikaanse markt met herbicideresistent koolzaad dat met ODM is gemuteerd. Het Ameri­kaanse Landbouwministerie beschouwde dat als niet-ggo. Inmiddels werkt Cibus, dat zijn rassen expliciet verkoopt als ‘non-transgenic’, ook aan aardappelen die resistent zijn tegen de gevreesde aardappelziekte Phytoph­thora.

Europese bedrijven gaan straks de grens over

Van Tunen kan zich voorstellen dat een herbicideresistente plant het eerste ras was van Cibus: ‘De geslaagde planten selecteren gaat nu eenmaal goed met herbicides, dat is niet zo verrassend. Maar wij willen met toepassingen komen die echt leiden tot minder bestrijdingsmiddelen.’ Vorig jaar had Cibus van de Duitse overheid toestemming gekregen zijn herbicideresistente koolzaad als niet-ggo in veldproeven te testen. In diezelfde periode stond Zweden de universiteit van Uppsala toe om, zonder ggo-procedure, met CRISPR-Cas veranderde zandraketten in veldproeven te testen. Maar dit lijken nog geen precedenten. Intussen heeft de Euro­pese Commissie namelijk alle lidstaten gevraagd te wachten met dergelijke toestemmingen, tot er gezamenlijke afspraken over de nieuwe mutatietechnieken zijn gemaakt. In ieder geval de Nederlandse regering heeft uitgesproken zich hieraan te houden.

Synthetisch DNA

Maar zijn CRISPR-producten eigenlijk wel ggo’s? In een bepaalde fase van de veredeling gebruiken biotechnologen wel genetische modificatie: ze brengen synthetisch DNA in dat codeert voor het Cas9-knip­enzym en het stukje gids-RNA. Er zijn biotechnologen die, om dit te omzeilen, een virus met alleen RNA inbrengen, of het enzym en het gids-RNA rechtstreeks de cel inschieten. De genetische modificatie is echter in de nakomelingen niet meer aanwezig, dus er is geen verandering in opeenvolgende generaties. De plantenselectie verloopt alleen op de geslaagde mutatie, niet op het ingebrachte synthetische DNA of RNA.

Volgens veredelaars, veredelingslanden zoals Nederland en Engeland, en een aantal juristen, vallen CRISPR-gewassen daarom niet onder de ggo-regeling.

Maar een paar ngo’s, onder leiding van Greenpeace, schreven de Europese Commissie in 2015 dat deze gewassen wel onder de ggo-regeling horen te vallen, omdat er nog onbekende risico’s aan de techniek kleven. Van Tunen ziet het somber in als de Europese Commissie hiervoor kiest. ‘Europese zaadbedrijven gaan deze technieken dan niet gebruiken, en verhuizen hun R&D-afdelingen naar andere regio’s in de wereld.’

Wachten op uitspraak

Vier Franse rechters hebben nu het Euro­pese Hof van Justitie om een uitspraak gevraagd. Als het Hof de ngo’s gelijk geeft, kan de Europese Commissie nog altijd de ggo-regeling aanpassen. Duidelijkheid laat in deze voor de veredeling belangrijke beslissing dus nog even op zich wachten.