In de rij Berichten over Biologie/EX LIBRIS wordt aandacht geschonken aan biotechnologie.Voor deze keuze zijn er verschillende redenen.De eerste is dat het een vervolg is op het bericht Biologie-8 over :"DNA-De Dubbele Helix/James D.Watson".Dit leek een evident argument te zijn. Biotechnologie is immers ontstaan als vervolgverhaal van de moleculaire biologie,geïnitieerd door de DNA Helix structuur van Watson en Crick. De tweede reden is dat biotechnologie steeds meer en meer een essentieel element van de hedendaagse maatschappelijke discussie is en dit zal blijven in de 21e eeuw.Hiervoor zijn er pro's en contra's en het is interessant hiervan een balans te maken.Tenslotte is dit bericht tot stand gekomen na de promotie van professor Marc Van Montagu tot de tweede plaats in de rangschikking van de grootste wetenschappers van Belgïe in een referendum georganiseerd door het tijdschrift EOS en waarvan het resultaat in het oktober nummer (2008) gepubliceerd werd.Marc Van Montagu is een vooraanstaande bioloog die zijn sporen verdiend heeft in de biotechnologie en die op luttele punten strandde van de winnaar Dr.Paul Janssen ,de wereldberoemde uitvinder van spraakmakende geneesmiddelen en stichter van het farma bedrijf:"Janssen Pharmaceutica".Paul Janssen en Marc Van Montagu eindigen duidelijk afgescheiden van de volgende laureaten: Georges Lemaître (3) en C.de Duve (4).
1/ M A R C V A N M O N T A G U.
Marc Van Montagu werd geboren in Gent op 10 november 1933 en is baron sinds 1990.De belgische biochemicus studeerde scheikunde te Gent en promoveerde tot doctor in de wetenschappen in 1965.Hij kreeg internationale bekendheid als medewerker van de genetica-expert Jozef Schell ,met wie hij wordt beschouwd als een pionier van de genetische manipulatie van planten (o.a. door in het DNA afwerende eigenschappen tegen bacterieën ,insecten en bestrijdingmiddelen in te bouwen) en van bacterieën die de plantengroei bevorderen.In 1982 richtte Van Montagu in Gent de N.V.Plant Genetic Systems op (PGS),een genetisch laboratorium met commerciële doeleinden waarvan hij directeur werd.In 1987 werd hij hoogleraar in de genetica aan de Rijksuniversiteit te Gent en directeur van het laboratorium voor genetica. Hij is nu Professor Emeritus en voorzitter van de "European Federation of Biotechnology" (EFB).Naast PGS is Crop Design ook een spin-off van zijn academische activiteiten.Crop Design werd gekocht door Bayer Plant Sciences. Hij is medestichter en directeur van het "Institute of Plant Biotechnology for Developing Countries."(IPBO).Sinds 1992 heeft hij meerdere malen zijn opinie over Biotechnologie bekend gemaakt en is de uitgelezen wetenschapper om dit bericht over biotechnologie te introduceren.Een markante uitspraak van Marc Van Montagu verscheen in "De DNA makers : architecten van het leven." (Natuur en Techniek,Wetenschappelijke Bibliotheek,Vol 30,1992).
-"Dank zij de ontwikkeling van nieuwe soorten gewassen ,meststoffen,chemische middelen en betere bevloeingstechnieken is de produktie van consumptiegranen de afgelopen decennia sneller gegroeid dan de wereldbevolking.De natuurwetenschap heeft dan wel een "groene revolutie" mogelijk gemaakt,maar toch zijn er nu op onze planeet meer mensen dan ooit tevoren die honger lijden.Klassieke veredeling is arbeidsintensief en kost veel tijd.Genetische modificatie van planten kan helpen de opbrengsten te verhogen en de aanslag op het milieu door intensieve landbouw te verminderen.Een systematische uitwerking en uitbreiding van de DNA-technieken teneinde de genen te identificeren die aan de basis liggen van groeiprocessen van de plant zal ons in staat stellen de processen zodanig te beïnvloeden dat planten ontstaan die onder ecologische aanvaardbare omstandigheden kunnen gekweekt worden...."
Na zijn promotie tot tweede beste wetenschapper van België in een referendum georganiseerd door het tijdschrift EOS in 2008,verscheen een interview van Van Montagu in het n°11,november 2008 van hetzelfde tijdschrift.In dit interview deed Marc Van Montagu enkele bijzonder interessante uitspraken.
a)Ivm de veldproeven voor genetisch gewijzigde populieren die onlangs door de overheid geweigerd werd.
-"Er is een totaal politiek onbegrip voor de noden van een hoog renderende en economisch verantwoorde land- en bosbouw.Het Vlaams Instituut voor Biotechnologie (VIB) heeft populieren gemaakt voor en minder vervuilende papierindustrie.Door een wijziging in houtvorming kan cellulose gemakkelijker gescheiden worden van lignine.Daardoor moet er minder soda en chloor worden gebruikt.De adviezen van de Bioveiligheidsraad zijn positief maar toch durft de federale regering geen toelating geven.(!)"
b)Over de introductie van ggo's (genetisch gewijzigde organismen) in de USA vs E.U.
-"De sensatiepers besteedt veel aandacht aan de valse berichten die af en toe worden verspreid, zonder aan de academische wereld uitleg te vragen.Bij ons komen de meeste mensen op die manier in contact met ggo's terwijl het thema in de USA veel minder leeft."
c)De toekomst in een ggo-vrij bastion in de EU.
-"<Een ggo-vrij bastion in de EU> is uitgesloten.Europa kan onmogelijk achterblijven.Landbouwprodukten worden de grondstof van de toekomst."
-"In het algemeen is genetische modificatie een zegen voor de biodiversiteit. Je kan aan intensieve landbouw doen zonder de ernstige verstoring die dat normaal met zich meebrengt .Het zal onmogelijk zijn om de wereldbevolking te stabiliseren op minder dan 8 of 9 miljard.Binnen 20 jaar zal er een ernstige hongersnood zijn als we niet bij alle belangrijkste gewassen voor genetische modificatie kiezen."
d)Over de milieurisico's van ggo's op lange termijn.
-"De goedgekeurde ggo's hebben geen enkel schadelijk effect op de gezondheid van mens en dier.(zie rapporten van WHO=World Health Organization,EFSA,JRC's=EU Joint Research Centers) Echt bewijzen dat iets onschadelijk is kan niet maar ggo's zijn al 13 jaar op de markt en er is nog geen enkel probleem opgetreden."
e)Over genetische verontreiniging
-"Wat men genetische verontreiniging noemt is een voorbeeld van desinformatie.Natuurlijke vliegen pollen rond.Dat is de basis van de evolutie... Er bestaan geen "zuivere lijnen" ."Genetische verontreiniging" is een archaïsme uit de tijd dat men nog niet wist hoe genomen samengesteld zijn."
f)De toekomst van de ecologische landbouw.
-" De ggo-landbouw wordt net de meest ecologische.Het laatste jaar is het aantal mensen op de wereld dat ondervoed is ,gestegen tot 1 miljard.Biolandbouw is geen oplossing want we moeten nu al het rendement van de landbouw verdriedubbelen .Als we nog wat natuur willen behouden,hebben we intensieve landbouw nodig.Dit zal alleen kunnen door optimaal gebruik te maken van de biotechnologie,niet door te dromen over een wereld van toen.(!)
Stof tot discussie genoeg om over deze onderwerpen en anderen in de volgende onderdelen in te gaan.
2/BIOTECHNOLOGIE. 2.1/VOORBESCHOUWINGEN.
Onder biotechnologie verstaat men het gebruik van levende organismen (ééncellige micro-organismen zoals bacterieën,gisten of schimmels maar ook cellen van planten en dieren)of delen ervan voor industriële processen. Biotechnologie wordt gekenmerkt door de samenwerking tussen verschillende vakgebieden en een sterke toepassingsgerichtheid.Er is een nauwe relatie tussen de moderne biotechnologie recombinant-DNA en gentechnologie,beide laatsten zijn spin-offs van de ontdekking van de dubbele helix structuur van DNA door J.Watson en F.Crick in 1953.De biotechnologie is echter niet van recente datum;al ten tijde van de oude Egyptenaren werden voeding- en genotmiddelen als brood,kaas,yoghurt,bier en wijn geproduceerd op biotechnologische empirische wijze.Men constateert wel dat de biotechnologie in een grote stroomversnelling gekomen is. De basis van wat men nu KLASSIEKE biotechnologie noemt werd gelegd in de 2e helft van de 19e eeuw toen de experimenten van Louis pasteur (1822-1895) duidelijk maakten dat fermentatie processen (= gistingsprocessen) worden veroorzaakt door micro-organismen.In het begin van de jaren zeventig leken de grenzen van de klassieke biotechnologie bereikt.De ontwikkeling van celfusie en de recombinant-DNA technologie enerzijds en van de geautomatiseerde procestechnologie (bioreactoren) anderzijds waren de aanzet tot een heel nieuwe fase die aangeduid wordt als MODERNE biotechnologie.Deze staat nog aan het begin van de ontwikkelingen die in de 21e eeuw een steeds grotere invloed zullen uitoefenen op ons dagelijks leven,zoals bv.op het gebied van de geneesmiddelen en van de gezondheid,van de voeding en van de landbouw;deze kunnen oplossingen brengen voor grote problemen van onze planeet o.a. de ondervoeding,de ziekten,de energiekosten en de pollutie. Het is daarom niet verwonderlijk dat de laatste tijd de maatschappelijke en ethische aspecten van de biotechnologie steeds meer een onderwerp van discussie vormen.
2.2/ENKELE VOORBEELDEN VAN TOEPASSINGSGEBIEDEN.
a)GENEESKUNDE.
Interessante mogelijkheden vindt men in de combinatie farmacologie+genetica ("Pharmacogenomics"). -Nieuwe geneesmiddelen geadapteerd aan de genetische kenmerken van de patient. -Meer nauwkeurige dosering. -Ontwikkeling van nieuwe geneesmiddelen. -Betere vaccins (veiligheid bv.). Voorbeeld: Productie van insuline door introductie van een insuline gen in een vector (plasmide) en daarna in bacterieën bv.Escherichia coli. Andere richtingen zijn : genetische therapie,cloning,genetische testing. Er zijn echter potentiële moeilijkheden en ethische discussies die in de aangegeven bibliografie te vinden zijn.
b)LANDBOUW.
Op dit specifiek gebied zijn er talrijke toepassingen: -Verbeterde rendementen van gewassen. -Verminderde nadelige effecten van milieu toestanden zoals betere weerstand tegen droogte,koud klimaat en warmte. -Verhoogde voedingskwaliteit. -Verminderde afhankelijkheid van onkruid- en insecten verdelgers,meststoffen en andere agrochemicaliën. Hetgeen men algemeen noemt ggo's is niet overal en door iedereen aanvaard.(Zie ook specifieke referenties). Op het gebied van dieren en planten productie zijn de meest markante resultaten van de biotechnologie te vinden.
c)POLLUTIE EN ENERGIE PROBLEMATIEK.
Biodegradatie is een mogelijkheid om in specifieke gevallen de pollutie te verminderen of te elimineren. Methaan fermentatie is een biotechnologische toepassing voor de productie van energierijke derivaten.
Dit zijn slechts enkele summiere gegevens over biotechnologische toepassingen .Men kan veel meer vinden in de volgende referenties waarin ook het accent gelegd wordt op veiligheid en ethiek.
3.BIBLIOGRAFIE EN INFORMATIE BRONNEN.
3.1.ALGEMENE INFORMATIE./WETENSCHAP EN TECHNIEK.
a)Molecular biotechnology.-Principles and applications of recombinant-DNA. (1998) B.R.Glick,J.J.Pasternak. (Zeer uitvoerige beschrijving). b)De DNA-makers.-Architecten van het leven. (1993),H.Schellekens,Wetenschappelijke Bibliotheek-Natuur en Techniek.(Grondige beschrijving voor groot publiek). c)De Blauwdruk-Feiten en Ficties over DNA.(2004),W.Hoekstra,Algemene beschrijving ,specifiek hoofdstuk 3,bl.69-DNA Technologie.
3.2.BESCHRIJVING EN KRITISCHE ANALYSE VAN SPECIFIEKE TOEPASSINGEN.
a)Biotechnologie en genetische manipulatie-Tussen Hype en Hysterie.(2000), J.Albrecht. b)De mooie beloften van de biotechnologie. (2006),Kim De Rijck.
3.3.BIOETHIEK-A philosophical introduction.,S.Holland.2003.(Meer op medische toepassingen gericht ).
A genetically modified organism (GMO=GGO) is an organism whose genetic material has been altered using techniques in genetics generally known as recombinant DNA technology..Recombinant DNA technology is the ability to combine DNA molecules from different sources into one molecule in vitro.Thus the expression of certain traits,the phenotype of the organism, or the proteins it produces,can be altered through modification of its genes.
Examples of GMOs are highly diverse and include transgenic (=genetically modified by recombinant DNA methods) animals such as mice,plants or various microbes such as fungi and bacteria.
Controversy over GMOs.
The use of GMOs has sparked significant controversy in many areas where methods using GMOs have been applied.Some see the approach of generating and using GMOs as intolerable meddling ( interfering) with "natural" order while others are concerned about the limitations of modern science to fully comprehend all of the potential negative ramifications of genetic manipulations.
A significant increase of agricultural productivity resulting from the introduction of high-yield varieties of grains,the use of pesticides and improved management techniques. -Agricultural production and food security.(Techniques,production increase,fossil fuel dependance,effects on food security). -Social and ecological changes (pesticides,water issues,biodiversity) *************************************************************
DAG VAN DE BIOTECHNOLOGIE,GENT,21 Juni 2008.
CROP DESIGN (Vlaams Biotechbedrijf). JOHAN CARDOEN (Voorzitter van Flanders Bio).
Crop Design zag het licht in Gent oner Marc Van Montagu.Op 21 juni 2008 heeft de Dag van de Biotechnologie plaats gevonden .Johan Cardoen,topman van Crop Design die zjn carriere begon bij Plant Genetic Systems (PGS) (1983),maakte bij deze gelegenheid een analyse van zijn sector met de stelling dat de Biotechnologie in staat moet zijn de stijgende voedselprijzen te counteren.Stof genoeg om een bijdrage in Knack van 18 juni 2008,geïnitieerd door Dirk Draulans ,te publiceren.
-" Wij zijn voorzichtiger dan de natuur." Hiervan nu enkele interessante opmerkingen en citaten: -"Vlaanderen heeft hoog ingezet op biotechnologie en met succes.Als we ergens innoveren ,is het in genetische technieken in de geneeskunde en de landbouw.Maar de sector kan niet op algemeen applaus rekenen.Ondanks de verwezenlijkingen en de grote toekomstplannen blijft genetische manipulatie in de landbouw - en voedingssector op weerstand stuiten."
PGS NU.
-"Het bedrijf is heel breed gestart ,maar is naar verloop van tijd gaan focussen op enkele eigenschappen in de context van de gewasbescherming.Het houdt zich bv.bezig met het inbouwen van weerstand tegen insecten,wat vooral voor katoen nuttig is...Verder werkt men aan het inbouwen van tolerantie voor een herbicide."
CROP DESIGN vs DEVGEN.
-"Devgen stamt net als Crop Design uit het Vlaams Instituut voor Biotechnologie.Het focust op het verhogen van de weerstand van rijst en maïs tegen insecten en schimmels."
VOEDSELPRIJZEN.
-"Elke dag staan berichten in de krant over stijgende voedselprijzen .Daar zijn er verschillende oorzaken voor,maar de belangrijkste is het mislukken van oogsten door grote droogte.Als je planten minder afhankelijk kunt maken van destabiliserende omgevingsfactoren met een negatieve invloed op de opbrengst, kan je de markt stabieler houden...."
-"Wij identificeren genen,we bouwen ze in rijst in en we testen ze op grote schaal in serres...We werken alleen met planten genen.Onze bronnen van genen zijn zeer divers,maar het zij geen exotische planten,geen planten uit de woestijn bv.Wij stimuleren genen tot hogere activiteit."
-"Biotechnologie is een van de oplossingen om de productiviteit van gewassen te verhogen.Ik durf te voorspellen dat biotechnologie,hand in hand met klassieke veredeling,over twintig jaren de opbrengst van maïs verdubbeld zal hebben."
-"Europa blijft huiverig om de biotechnomlogische technieken op grote schaal te implementeren,voor redenen die niet altijd wetenschappelijk onderbouwd zijn.De besluitvorming inzake biotechnologie is sterk politiek beïnvloed."
-"Europa stimuleert biotechnologisch onderzoek maar remt de toepassing ervan."
-"Dat is het,een zeer ambigue houding.Men draagt de kenniseconomie hoog in het vaandel,maar men creëert een onvoorspelbare en politiek afhankelijke situatie voor het commercialiseren van producten die uit onderzoek komen."
-"Ik vind het vreemd dat sommige mensen die zich uitspreken tegen genetisch gewijzigd gewassen zelfs niet beseffen dat alles wat ze eten als ze naar de VS reizen genetisch gewijzigde ingrediënten heeft,zonder dat ze nadelen ondervinden."
-"Hoe gaan we de mensen kunnen overtuigen van het nut van wat we doen als de politiek signalen blijft sturen die suggereren dat er wel iets mis zal zijn ? Hoe kunnen wij vermijden dat politici blijvend beïnvloed worden door belangengroepen?"
-"De biotechnologie moet proberen op een objectieve manier uit te leggen wat de voordelen zijn.Werken in een context waarin we mensen met risico's zouden confronteren kan niet.Dat zou ethisch onverantwoord zijn."
DE MEDISCHE SECTOR.
-"Medische ontwikkelingen hebben minder problemen met overheid en publiek."
-"Vlaamse bedrijven als Thrombogenics en Ablynx hebben belangrijke therapeutische doorbraken gerealiseerd.Mensen stellen zich daar minder vragen bij,omdat de middelen als levensreddend kunnen worden gepresenteerd,wat in de landbouw niet kan."
-"De twee sectoren zullen elkaar raken.Er zullen geneesmiddelen in gewassen worden ingebouwd,zodat men bv.door het eten van een banaan automatisch gevaccineerd zou worden bv.tegen griep.Er valt ongetwijfeld ook te werken rond gezond eten.Men zou gewassen zo kunnen wijzigen dat er minder verzadigde vetzuren inzitten.Een groot aantal geneesmiddelen van vandaag komen uit planten." **************************************************************** DEVGEN (www.devgen.com)
-AGRO BIOTECH. Devgen is a top biotech company focused on: *a novel generation of biotech products to protect a wide spectrum of crops from damage incurred from pests (bacteriële besmettelijke infecties) . *biotech traits and germplasm to meet the growing needs for high yielding ,high quality hybrid rice and selected small grains. *agro-chemical products with a safer and more environmental friendly profile to protect crops from damage inflicted by plant parasitic nematode. Devgen's core technology includes powerful RNAi tools using the model organism caenorhabditis elegans (C.elegans) .
-Monsanto and Devgen describe a new approach to insect-protection . The enabling technology ,called RNAi ,is a biological mechanism found in nature as a way to regulate gene expression.This technique gives a better protection against insect pests that feed on crops and impact yield. RNAi is an incredibly promising method for crop improvement overall.The research is expected to harness the cell's natural ability to regulate protein production and apply it to produce insect protection for the plant. (A.Fire and C.Mello,Nobel Prize 2006 for their discovery of naturally occurring RNAi processes in animals).
SUMMARY.
Control of coleopteran insect pest through RNA interference. (Monsanto/Devgen) Nature Biotechnology- Advance online publication 04.11.07 p.1-5. 2007 Nature Publishing group www.nature.com/naturebiotechnology
Commercial biotechnology solutions for controlling lepidopteran and coleopteran insect pests on crops depend on the expression of Bacillus thuringiensis insecticidal proteins.most of which permeabilize the membranes of gut epithelial cells of susceptible insects.However,insect control strategies involving a different mode of action would be valuable for managing the emergence of insect resistance. Toward this end,we demonstrate that ingestion of double stranded (ds)RNAs supplied in an artificial diet triggers RNA interference in several coleopteran species,most notably the western corn rootworm (WCR).This may result in larval stunting and mortality.Transgenic corn plants engineered to express WRC dsRNAs show a significant reduction in WCR feeding damage in a growth chamber assay,suggesting that the RNAi pathway can be exploited to control insect pests via in plants expression of a dsRNA.
PS. Eukaryotic organisms,including insects, possess a common machinery for sequence-specific gene silencing that is triggered by the presence of dsRNA.This process is called RNA interference (RNAi) in animals and post-translational gene silencing in plants.dsRNA-mediated silencing of essential genes in insects can induce cessatioin of feeding and ultimately morbidity,but require efficient uptake of dsRNA either by feeding or by topical ingestion.....
Voor een volledige beschrijving van dsRNA en van RNA interference,zie www.answers.com/topic/rna-interference www.tuat.ac.jp/mcb/ en,meer algemeen,in Biologie-10-Epigenetica (EX LIBRIS blog).
-BIOPHARMACEUTICAL DIVISION. Devgen develops a new class of preclinical drug candidates ,based on novel therapeutic concepts ,for treatment of inflammatory and metabolic diseaeses and arrhytmia. *****************************************************************
