Abstracts

Genetisch gemodificeerde micro-organismen voor duurzame productie: een halve eeuw van successen en (harde) lessen

Prof. dr. J.T. (Jack) Pronk, Head of Biotechnology Department, Hoogleraar Industrial Microbiology, TU Delft

Meer dan vier decennia geleden werd voor het eerst menselijk insuline, gemaakt met een genetisch gemodificeerd E. coli-stam, op de markt gebracht. Inmiddels zijn producten van genetisch gemodificeerde bacteriën, schimmels en gisten niet meer weg te denken uit ons dagelijks leven.

Geholpen door razendsnelle ontwikkelingen in de synthetische biologie, genoomanalyse en systeembiologie zijn inmiddels duizenden moleculen gesynthetiseerd met genetisch gemodificeerde organismen. Beoogde toepassingen van deze moleculen variëren van autobrandstof tot opiaat en van aroma tot wasmiddel. Deze presentatie zal zich vooral richten op onderzoek en toepassing van duurzame, ‘circulaire’ processen voor productie van transportbrandstoffen en andere chemische verbindingen.

Het kunnen maken van een interessant molecuul met een micro-organisme betekent niet dat er ook een economisch haalbaar proces op kan worden gebouwd. Optimalisatie van productconcentratie, productiesnelheid, productopbrengst en robuustheid van micro-organismen in industriële processen is tenminste zo uitdagend als het maken van een nieuw molecuul. Aan de hand van enkele voorbeelden zal worden toegelicht hoe ook deze eigenschappen, die vaak door grote aantallen genen en complexe regulatiemechanismen worden bepaald, kunnen worden verbeterd.

Technologie, economie, regelgeving en – vooral bij productie van voedsel-ingrediënten – consumentenacceptatie bepalen samen het speelveld voor succes of falen van industriële processen. Juist nu we in Nederland en in Europa voor grote uitdagingen en kansen staan, is het belangrijk te leren van de afgelopen decennia, en een visie te ontwikkelen die ook in ons deel van de wereld duurzame industriële productie met biotechnologie mogelijk maakt.

Biotechnologie in de gereedschapskist van plantenveredelaars

Dr. M.J.M. (René) Smulders, Business Unit Manager Plant Breeding, Wageningen University & Research

Sinds het begin van domesticatie van gewassen, 12.000 jaar geleden, hebben mensen de genetische samenstelling van gewassen ingrijpend veranderd door ongerichte en gerichte selectie van ouders en nakomelingen. Sinds 1900 is de plantenveredeling als wetenschap gericht op het gebruik van kennis over genetica om gewassen gericht aan te passen op meer en stabiele opbrengst, resistentie tegen ziektes en plagen en tolerantie tegen slechte omstandigheden, en verbetering van allerlei kwaliteitseigenschappen. Om dit sneller en gerichter te kunnen doen, zijn in de 20^ste eeuw allerlei technieken ontwikkeld, waaronder (willekeurige) mutagenese, verdubbeling van het chromosoomaantal, weefselkweekvermeerdering en protoplastfusie.

Na de uitvinding van genetische transformatie in 1980 is wetgeving ontwikkeld om het direct veranderen van eigenschappen te reguleren, maar alle technologie die daarvoor was ontwikkeld, is vrijgesteld van regelgeving. Technologie was dus leidend als criterium voor regelgeving, niet de impact op het genoom of de mate van precisie. De impact van genetisch gemodificeerde varieert. In Europa is de teelt van genetisch gemodificeerde gewassen marginaal, maar in Noord- en Zuid-Amerika en enige andere landen is de teelt van grote landbouwgewassen zoals mais en soja nagenoeg volledig transgeen, en Europe importeert veel daarvan als veevoer.

Ook in deze eeuw zijn er technologische ontwikkelingen die helpen om veredeling preciezer en sneller te maken, waaronder DNA merker-gestuurde veredeling, genomic prediction, en speed breeding. Gene editing, het gericht maken van mutaties en ‘edits’ door enzymen zoals CRISPR/Cas leidt nu tot een nieuw golf van toepassingen. Deze technologie gebruikt transformatiestappen en is daarom in de EU vooralsnog gereguleerd zoals transgenese, maar omdat het producten oplevert die identiek kunnen zijn aan klassiek veredelde planten, is in het grootste deel van de wereld de regelgeving al versoepeld. De impact van deze technologie hangt af van een aantal factoren. Qua technologie kunnen veel gewassen en rassen nog niet worden getransformeerd, en voor veel eigenschappen kennen we de belangrijkste genen nog niet. Qua toegang tot de technologie lijken de kosten nog erg hoog. Qua impact op de veredeling hangt het er met name van af of de ge-edite allelen door alle veredelaars kunnen worden voor toekomstige, betere rassen (open innovatie op basis van kwekersrecht) en daarnaast of de allelen deel kunnen uitmaken van gewone veredelingsprogramma’s of gescheiden moeten blijven als consequentie van regelgeving.

AI en Biotechnologie: van data naar technologische doorbraken

Prof. dr. S. (Sanne) Abeln, Hoogleraar AI Technology for Life, Universiteit Utrecht

Kunstmatige intelligentie (AI) ontwikkelt zich in hoog tempo, en biedt daardoor veelbelovende mogelijkheden voor de biotechnologie. Belangrijke recente doorbraken binnen AI zijn: deep learning, generatieve AI en multimodale AI. Deep learning maakt het mogelijk om zeer nauwkeurige voorspellingen te doen op basis van grote datasets. Generatieve AI kan nieuwe ontwerpen creëren, zoals afbeeldingen of moleculaire structuren. Multimodale AI combineert verschillende databronnen om complexe voorspellingen te maken. Binnen de biotechnologie, kan AI door te leren op grote hoeveelheden data nu zeer nauwkeurige voorspellingen doen. In de toekomst zal AI ook in staat zijn te leren met beperkte datasets, ondersteund door grote (publieke) databanken met biologische data. De consequenties voor biotechnologie zijn groot. AI maakt het mogelijk om nieuwe biologische ontwerpen te creëren, voor nieuwe medicijnen, gewassen, biobrandstoffen en antilichamen. Ook kan het biotechnologische innovatieproces veel sneller en efficiënter worden door robotisering en slimme AI ondersteunde meetmethoden. Bovendien kan AI complexe beslissingen ondersteunen door zeer diverse data te bronnen integreren.

Er zijn echter ook uitdagingen: gefragmenteerde data kan de vooruitgang vertragen. Verder vormen AI-modellen zelf een vorm van data en moeten er maatregelen getroffen worden om datalekken te voorkomen. Het betrekken van alle stakeholders is cruciaal als we AI willen gaan toepassen voor verantwoorde besluitvorming om te zorgen dat AI-modellen naast een voorspelling ook uitleg geven waarom een bepaalde keuze beter is, en hoe zeker de voorspelling is.

Biotechnologie in een fragmenterende wereldorde. Noodzaak tot meer besef van geopolitieke dynamiek

Prof. mr. J.E.J. (Corien) Prins, Voorzitter Wetenschappelijke Raad voor het Regeringsbeleid (WRR), Hoogleraar Recht en Informatisering, Tilburg Law School, Tilburg University

Ook de biotechnologie ontsnapt niet aan de effecten van de toenemende geopolitieke spanningen. Overduidelijk laten landen hun macht inmiddels weer gelden via militaire middelen en allerlei pogingen om economisch en financieel overwicht op rivalen te krijgen. Maar er is meer aan de hand. In aanvulling neemt machtsuitoefening door landen toe op een diversiteit aan terreinen die tot voor kort goeddeels buiten de geopolitiek bleven, waaronder dat van de biotechnologie. Activiteiten die voorheen als puur economisch of maatschappelijk werden beschouwd worden steeds meer de geopolitiek in getrokken. Bekende voorbeelden zijn inmiddels energie (gas uit Rusland), informatietechnologie (machines van ASML), infrastructuur (kabels op de zeebodem) en de toenemende zorgen over de kennisveiligheid bij Nederlandse universiteiten en bedrijven. In haar lezing zal Corien Prins toelichten dat ook op het terrein van de biotechnologie de wereld turbulenter en grimmiger is geworden, met geheel nieuwe verhoudingen, afhankelijkheden en spanningen tot gevolg. Veel meer dan momenteel het geval is, hebben partijen in ons land zich op deze nieuwe realiteit voor te bereiden.

Gentherapie: beloftes en belemmeringen

Prof. dr. M. (Marianne) de Visser, lid Dagelijks bestuur COGEM, Emeritus Hoogleraar Neuromusculaire Ziekten, Universiteit van Amsterdam

Gentherapie is een grote medische doorbraak voor mensen met ernstige ziekten. Ziekten die gepaard gaan met grote ziektelast en vaak een verkorte levensverwachting kunnen met gentherapie worden genezen. Naar verwachting zal het aantal gentherapieën exponentieel stijgen, vooral ook door toepassing bij niet-erfelijke aandoeningen, zoals kanker of auto-immuunziekten. Maar pionieren komt ook met uitdagingen. Behandeling met virale vectoren is niet zonder complicaties. En over effectiviteit en veiligheid op de langere termijn is nog weinig bekend. Een andere belemmering is de kostprijs van gentherapie. Het aantal gentherapieën is momenteel nog bescheiden en vooral bestemd voor patiënten met zeldzame ziekten. Wanneer het aantal indicaties zich uitbreidt naar frequent voorkomende vormen van kanker, de ziekte van Alzheimer of Parkinson, zal het toch al hoge en steeds toenemende zorgbudget onder grote druk komen te staan. De toelating tot het basispakket kent een vaste route van beoordeling van de kosteneffectiviteit na toelating op de Europese markt en in de regel ook prijsonderhandelingen om voor vergoeding in aanmerking te komen. Dit vaak langdurige traject kan ertoe leiden dat patiënten langer moeten wachten op een voor hen soms urgente therapie. Bij het maken van keuzes voor vergoeding spelen ethische vragen. In een recent uitgebracht Signalement van COGEM worden alternatieve instrumenten besproken die de overheid zou kunnen toepassen om deze soms levensreddende zorg beschikbaar te kunnen stellen en de dilemma’s daarbij.

In deze voordracht worden de successen en uitdagingen van gentherapie toegelicht. 

Biotechnologie (en) beleid: gen sinecure

Dr. ir. A.M.C. (Afke) van Rijn, Directeur-generaal Milieu en Internationaal, Ministerie van Infrastructuur en Waterstaat

De ontwikkelingen in de biotechnologie gaan onverminderd snel: de eerste zin van ‘uw’ Trendanalyse Biotechnologie 2023. En het zou zomaar niet alleen in 2023, maar ook in 1973 of 2073 de eerste zin kunnen zijn. Die ontwikkelingen en de aanbevelingen in deze Trendanalyse vormen de primaire aanleiding voor de kabinetsvisie op biotechnologie 2025-2040 die in april jl. in de Ministerraad is vastgesteld. We willen als Nederland wereldwijd tot de kopgroep in onderzoek, ontwikkeling en toepassing van biotechnologie behoren, waarbij biotechnologie bijdraagt aan diverse maatschappelijke doelstellingen. Dit alles zal veilig moeten (blijven) gebeuren. In Nederland en in Europa maken we ons sterk voor een toekomstgericht en veerkrachtig regelgevend kader. De kabinetsvisie is opgesteld door verschillende ministeries en we zullen hier ook samen uitvoering aan geven. Het opstellen van de visie heeft de samenwerking verstevigd en dat willen we benutten richting de (nabije) toekomst van het beleid maken op het gebied van biotechnologie. Daarbij heeft elk ministerie zijn eigen verantwoordelijkheden, zo ook IenW. De uitdaging is om de verantwoordelijkheden en de gezamenlijke stip op de horizon blijvend te verbinden. Dat is gen sinecure. Ik ga daarover graag met jullie in gesprek tijdens het 50-jarig jubileumsymposium van de COGEM!