Bioveiligheid wereldwijd - Historische achtergrond

De technieken van recombinant DNA

Tegelijkertijd met het gebruik van pathogene micro-organismen in het laboratorium zijn we begin jaren '70 getuige van het ontstaan van een momenteel niet meer weg te denken discipline: de moleculaire biologie. Die discipline komt tot stand na een reeks opmerkelijke wetenschappelijke ontdekkingen tegen het einde van de eerste helft van de vorige eeuw. Avery stelt dan immers vast dat desoxyribonucleïnezuur (of DNA) de universele drager van de erfelijke eigenschappen is en de genetische informatie van de levende wezens bevat. Die ontdekking wordt in 1953 gevolgd door de publicatie van de werken van Crick, Watson, Wilkins en Franklin die de dubbele-helixstructuur van DNA identificeerden (Watson and Crick, 1953; Wilkins, Stokes and Wilson, 1953; Franklin and Gosling, 1953) en in 1965 door de eerste beschrijving van restrictie-enzymen (door Linn and Arber), proteïnen die in staat zijn om op bepaalde plaatsen DNA door te knippen.

Vervolgens kunnen de eerste toepassingen van de moleculaire biologie in laboratoria van start gaan. Geleidelijk aan worden de technieken (de zogenaamde "genetische manipulatie") om een stukje DNA (dat een of meerdere genen bevat) in een ander DNA in te bouwen, verfijnd om het genoom en de erfelijke eigenschappen van levende wezens precies en efficiënt te kunnen wijzigen. Terwijl de onderzoekers meestal een fundamenteel doel voor ogen hebben (de werking van het genoom beter begrijpen), zijn er ook tal van wetenschappers die door manipulatie van het DNA organismen met nieuwe eigenschappen willen ontwikkelen. Op die manier ontstaan de eerste genetisch gemodificeerde organismen (GGO) en zien de zogenaamde "moderne" biotechnologieën het levenslicht.

We worden ons echter vrij snel bewust van de potentiële risico's van het (nog jonge) gebruik van die technieken van de moleculaire biologie en van daarvan afgeleide producten. De allereerste debatten over genetische manipulatie vinden eind jaren '60 plaats binnen de hoofdzakelijk Noord-Amerikaanse wetenschappelijke gemeenschap. Bestaat er bij de combinatie van DNA-sequenties van verschillende, niet-verwante soorten (doorgaans "recombinant-DNA" genoemd) niet het risico dat er nieuwe soorten pathogene organismen worden gecreëerd? Die vraagstelling bereikt in 1972 haar hoogtepunt met de werkzaamheden van het team van Paul Berg  (Jackson et al., 1972)​. Die Amerikaanse biochemicus, en een van de pioniers van het recombinant-DNA, slaagt erin om een fragment van het virus SV40 in een oorspronkelijk bacteriële plasmide te kloneren. Door die werkzaamheden beginnen hij en sommige van zijn collega's zich echter af te vragen aan welke risico's de onderzoekers worden blootgesteld bij het manipuleren van dat soort DNA (ze zijn met name ongerust over de mogelijke gevolgen voor de gezondheid van een al dan niet bewuste overdracht van tumorgenen van het SV40 op Escherichia coli een in het laboratorium veelgebruikte bacterie die ook van nature in het spijsverteringsstelsel van de mens aanwezig is). Die vrees wordt nog versterkt doordat een groeiend aantal onderzoekers die technieken gaat gebruiken. Bovendien werken in die tijd hoofdzakelijk biochemici met recombinant-DNA en zij hebben minder de gewoonte om veiligheidsmaatregelen te hanteren dan microbiologen.

Op initiatief van Berg komen in 1973 de Noord-Amerikaanse wetenschappers eerst in Asilomar samen en vervolgens tijdens de "Gordon Conference on Nucleic Acids". De wetenschappelijke gemeenschap beraadt zich over de mogelijke risico's van de technieken van recombinant-DNA. Op dat ogenblik wordt er al overwogen om specifieke inperkingsmaatregelen en individuele beschermingsmaatregelen te treffen. Het gaat er daarbij in de eerste plaats om de veiligheid van blootgestelde personen, in hoofdzaak de wetenschappers zelf, te waarborgen en elke verspreiding in het leefmilieu te voorkomen. Dit zijn de eerste stappen naar de concepten van "bioveiligheid" en risicoanalyse die hier in verband worden gezien met activiteiten waarbij recombinant-DNA wordt aangewend in laboratoria.

De belangrijkste weerslag van die eerste conferenties is echter de oproep van Berg en enkele andere wetenschappers (waaronder Watson) aan de wetenschappelijke gemeenschap om een vrijwillig moratorium op experimenten met recombinant-DNA in te stellen en zelfs een internationale conferentie te houden om de potentiële risico's van dit soort onderzoek te beoordelen (Berg et al., 1974​). Ondanks het protest van sommige wetenschappers (die dit soort experimenten zonder beperkingen willen voortzetten) wordt die oproep in eerste instantie uitsluitend door Noord-Amerikaanse onderzoekers en vervolgens door enkele Europese en Japanse onderzoekers opgevolgd.

De tweede conferentie van Asilomar ("Asilomar Conference on Recombinant DNA Molecules") die door Berg wordt georganiseerd, vindt in februari 1975 plaats. Er nemen 150 wetenschappers, maar ook enkele juristen en journalisten aan deel. De deelnemers beslissen (zonder unanimiteit) om het een jaar eerder ingestelde moratorium op te heffen. Ze komen vooral tot het besluit dat de onderzoeksactiviteiten met recombinant-DNA door strikte richtlijnen moeten worden omkaderd (Berg et al., 1975).

Recombinant-DNA: belangrijkste elementen van de conferenties van Gordon en Asilomar

Januari 1973 – Eerste conferentie van Asilomar: discussies over het potentiële gevaar van het gebruik van virussen in de genetische technologie.
Juni 1973 – "Gordon Conference on Nucleic acids": discussie over de risico's van recombinant-DNA.
1974: Oprichting van het "Committee on Recombinant DNA Molecules".
Februari 1975 – Tweede conferentie van Asilomar: de veiligheidsvoorwaarden voor het onderzoek met recombinant-DNA worden besproken. Er worden twee fundamentele principes aangenomen :

  • De aangewende inperkingsmaatregelen maken integraal deel uit van de ontwikkeling van het experiment;
  • De inperking moet aan het risico van het experiment zijn aangepast.

Experimenten met recombinant-DNA worden in vier risiconiveaus ingedeeld, afhankelijk van het risico voor de volksgezondheid en het leefmilieu. Deze vier risiconiveaus zijn: minimaal, laag, middelhoog en hoog, en hierbij horen een aantal steeds strengere maatregelen, bedoeld om de verspreiding van organismen met recombinant-DNA in het leefmilieu maximaal te beperken. Goede laboratoriumpraktijken en de opleiding van het personeel vormen de basismaatregelen voor elk gebruik van recombinant-DNA. Daarnaast worden de maatregelen voor fysische inperking beschreven.

Er wordt aanbevolen om voor elk experiment, ongeacht het risiconiveau, barrières voor biologische inperking te gebruiken. Zo kunnen er bijvoorbeeld gastheercellen en vectoren worden gebruikt die niet in normale omstandigheden in het leefmilieu kunnen overleven. Sommige experimenten zijn eenvoudigweg verboden: het kloneren van DNA van hoogpathogene micro-organismen of van genen die coderen voor toxines, grootschalige culturen met recombinant-DNA die coderen voor producten dat mogelijk schadelijk zijn voor mens, dier of plant.


Als reactie op de debatten rond recombinant-DNA, lanceert in 1976 Vittorio Sgaramella, verantwoordelijke voor het programma van veiligheidsmaatregelen in de microbiologie van de WGO, een oproep aan de wetenschappelijke gemeenschap om van dit thema een aandachtspunt op wereldniveau te maken (Sgaramella Vittorio, World Health Organisation, letter addressed to Maxine Singer of the NIH, 27/12/1976). Het onderliggende idee is om zich voor het recombinant-DNA te laten inspireren door de veiligheidsmaatregelen die in de microbiologie met succes werden uitgewerkt voor de inperking van pathogene organismen. De WGO richt een verzoek ter zake aan de nationale gezondheidsinstituten van de Verenigde Staten (NIH, "National Institutes of Health").

Ten gevolge van dit verzoek en van de aanbevelingen van de tweede conferentie van Asilomar, publiceert de NIH in 1976 de eerste specifieke richtlijnen voor onderzoeksactiviteiten met gebruik van recombinant-DNA-technieken en de manipulatie van GGM's in laboratoria. Die aanbevelingen worden in 1979 herzien (en de veiligheidsvoorwaarden worden daarbij versoepeld) naar aanleiding van de op dat vlak opgedane ervaring en een betere kennis van de reële risico's. De richtlijnen van de NIH vormen de basis voor de verdere ontwikkeling van de meeste regels inzake veiligheid bij het gebruik van genetisch gemodificeerde organismen in laboratoria.