Knippen in DNA,
levensreddend? | Uw naam
JSL
,Knippen in DNA, levensreddend? | Uw naam
Voorwoord
Dit profielwerkstuk is geschreven naar aanleiding van mijn interesses over het nieuws van
hedendaagse ziektes en andere problemen van de mens. Het fascineert mij hoe er dingen
bestaan op aarde waar zelfs de mensheid niks aan kan veranderen. Bepaalde ziektes leiden
tot de dood en andere zijn alleen vrij vervelend. Toen ik hoorde over een systeem wat
ziektes zou kunnen verslaan, wist ik gelijk dat dit mijn onderwerp van mijn profielwerkstuk
zou worden.
Het hoofdonderwerp van mijn profielwerkstuk is CRISPR. Een fascinerend systeem waarvan
je nooit zou kunnen raden waar het vandaan komt. Het schrijven van dit profielwerkstuk
heeft mij een stuk meer geleerd over bepaalde ziektes, het DNA en natuurlijk het systeem op
zich. Ik hoop zeker dat dit systeem in de toekomst vele mensenlevens zal kunnen redden. Ik
hoop ook dat we hier allemaal een bijdrage aan kunnen leveren en ik misschien een klein
steentje kan zetten van een gigantisch gebouw door middel van dit profielwerkstuk.
Allereerst wil ik de mensen bedanken die mee helpen aan dit fantastische onderzoek.
Zonder deze mensen was CRISPR er nooit geweest en had ik geen profielwerkstuk kunnen
schrijven over dit onderwerp.
Ten tweede wil ik mijn ouders bedanken die er altijd voor me zijn en mij steunen tijdens het
maken van mijn profielwerkstuk. Mijn ouders hebben mij ook goed geholpen door mijn
profielwerkstuk uiteindelijk door te lezen.
Daarnaast zou ik NAAM willen bedanken voor het verbeteren van alle stomme taalfouten in
dit profielwerkstuk. Ook was zij benieuwd hoe ver ik was en vroeg ze geïnteresseerd naar
het onderwerp wat mij veel motivatie gaf.
Ook wil ik de mensen in mijn klas bedanken, omdat ze mij echt een hart onder de riem
staken door te zeggen dat dit een mooi profielwerkstuk zou worden. In het speciaal bedank
ik hier NAAM die mij geholpen heeft de meeste motivatie te krijgen voor het schrijven van
dit profielwerkstuk.
Als aller laatste, maar zeker niet de minste, wil ik mijn begeleider voor dit profielwerkstuk
bedanken, NAAM. We hebben lang nagedacht over een onderwerp toen ik bij hem terecht
kwam. Verder heeft hij mij goed geholpen met het nadenken over het onderwerp waardoor
er uiteindelijk een beter resultaat hier staat. In het proces van het maken van het
profielwerkstuk heeft hij mij uitstekende hulp aangeboden.
Graag wil ik iedereen bedanken die mij heeft geholpen met het schrijven van mijn
profielwerkstuk en wens ik u veel leesplezier en hoop ik dat u er nog wat van leert. Bedankt.
Datum waarop u dit geschreven heeft Uw school
2
,Knippen in DNA, levensreddend? | Uw naam
Inhoud
Voorwoord.............................................................................................................................................2
Inleiding..................................................................................................................................................4
Hypothese..............................................................................................................................................6
Verwachting........................................................................................................................................6
Wat is CRISPR?........................................................................................................................................7
DNA....................................................................................................................................................8
Herkomst van CRISPR.......................................................................................................................10
De werking van CRISPR.....................................................................................................................10
Successen en de toekomst...............................................................................................................12
Wat voor soort genetische aandoening is hemofilie?...........................................................................13
Hemostase........................................................................................................................................13
Mechanisme van bloedstolling.........................................................................................................14
Bloedstolling bij persoon met hemofilie...........................................................................................15
Overerving........................................................................................................................................16
Wat is er allemaal mogelijk met CRISPR op het moment?....................................................................19
Welke belangrijke onderzoeken zijn er al geweest voor de ontwikkeling van het systeem CRISPR?
..........................................................................................................................................................23
Methodologie.......................................................................................................................................25
Deskresearch....................................................................................................................................25
Kwalitatief onderzoek.......................................................................................................................25
Vergelijkend onderzoek....................................................................................................................25
Resultaten............................................................................................................................................26
Wat is het verschil tussen een persoon zonder hemofilie en een persoon met hemofilie?.............26
Conclusie..............................................................................................................................................29
Discussie...............................................................................................................................................30
Theoretisch onderzoek.....................................................................................................................30
Conclusie..........................................................................................................................................30
Logboek................................................................................................................................................31
Bijlagen.................................................................................................................................................32
Literatuurlijst....................................................................................................................................32
Overige bronnen:.......................................................................................................................32
Klinische genetica.................................................................................................................................33
Datum waarop u dit geschreven heeft Uw school
3
,Knippen in DNA, levensreddend? | Uw naam
Inleiding
Mijn profielwerkstuk gaat over het in de biologiewereld wel bekende CRISPR. CRISPR is op
het moment en in de toekomst heel belangrijk voor de mensheid. Over een aantal jaar is het
misschien mogelijk om alle erfelijke aandoeningen te laten verdwijnen bij de mens. Dit
betekent dat er weinig mensen of helemaal geen mensen zullen sterven aan erfelijke
aandoeningen. Hierbij moet u denken aan moeilijk te behandelen ziektes als kanker, ernstige
spierziektes als ALS en vervelende maar niet dodelijke aandoeningen als kleurenblindheid. 1
Het is tegenwoordig in sommige landen al mogelijk om erfelijke aandoeningen te laten
verwijderen. Dit is in China al laten zien aan de hand van een paar testen. In een zeer
recentelijk onderzoek hebben onderzoekers in China een veelvoorkomende hartafwijking
weten te genezen bij een embryo. Met mijn onderzoek naar CRISPR kan ik een bijdrage
leveren aan de onderzoeken die er op dit gebied zijn en onderzoeken of het ook echt
mogelijk is om sommige erfelijke ziektes te laten verdwijnen. Ik ga dit onderzoeken met
behulp van de erfelijke aandoening hemofilie, een aandoening aan het bloed. Het is
natuurlijk niet mogelijk om het voor alle erfelijke ziektes te gaan onderzoeken. Bovendien
sprak de genetische aandoening hemofilie mij erg aan. Daarom luidt mijn onderzoeksvraag :
In hoeverre is het mogelijk hemofilie geheel te laten verdwijnen bij de mens door CRISPR?
Ik ga tot een antwoord op mijn onderzoeksvraag komen door meer te weten te komen over
CRISPR. Hierbij ga ik kijken naar onderzoeken die al zijn gedaan, wat er nu al mogelijk is met
CRISPR, wat ik verwacht van de ontwikkelingen van CRISPR in de toekomst en door iemand
met hemofilie zijn DNA te vergelijken met het DNA van het ‘gezonde’ persoon (persoon
zonder hemofilie). Het is niet mogelijk om met CRISPR aan de slag te gaan. Bovendien is
CRISPR op het moment in Nederland verboden te gebruiken voor menselijke doeleinden. Ik
ga in dit verslag naar een hemofilie patiënt zijn DNA kijken, deze dan vergelijken met het
DNA van een persoon zonder hemofilie en kijken waar de mutatie in het DNA zit. Met dit
onderzoek en de bestaande informatie over CRISPR kom ik in dit verslag tot een conclusie
waar in staat of de mensheid de erfelijke aandoening in feite zou kunnen genezen. Ik ga tot
het een antwoord komen aan de hand van de volgende deelvragen :
1. Wat is CRISPR?
2. Wat voor soort genetische aandoening is hemofilie?
3. Wat is er allemaal mogelijk met CRISPR op het moment?
5. Wat is het verschil tussen een persoon zonder hemofilie en een persoon met hemofilie?
1
https://www.huisartsengenetica.nl/ziektes
Datum waarop u dit geschreven heeft Uw school
4
,Knippen in DNA, levensreddend? | Uw naam
Met de hoofdvraag en de deelvragen zou ik tot een conclusie moeten komen. Verder doe ik
dit aan de hand van een verwachting, hypothese, methodologie en de resultaten van het
praktisch onderzoek. In de conclusie zal ik het antwoord geven op de onderzoeksvraag en in
de discussie zal ik zeggen wat er goed en wat er minder goed ging. Ook geef ik de oorzaak
van de verschillen ten opzichte van mijn verwachting. Verder zit er nog een voorwoord, een
logboek, een literatuurlijst en bijlagen bij.
Datum waarop u dit geschreven heeft Uw school
5
,Knippen in DNA, levensreddend? | Uw naam
Hypothese
Ik denk dat het zeker mogelijk is om hemofilie te laten verdwijnen bij de mens door CRISPR.
Er zijn namelijk al heel veel projecten geweest met CRISPR. Hierdoor komen de onderzoekers
steeds verder en gaan ze CRISPR beter begrijpen. Ook worden ze alsmaar slimmer en dat
maakt het mogelijk om hemofilie te laten verdwijnen, denk ik. Zoals veel mensen zullen
weten, wordt de gemiddelde mens op aarde steeds slimmer, omdat deze steeds weer
beschikt over meer kennis. Met deze uitkomst zullen niet heel veel mensen in de problemen
komen, want het is heel realistisch dat CRISPR in de nabije toekomst al gebruikt kan worden.
Op het moment is het al tot een bepaalde hoogte mogelijk om erfelijke ziektes te laten
verdwijnen. Sommige mensen zullen dit misschien niet willen door een bepaalde
geloofsovertuiging, maar daar kun je makkelijk verschillende oplossing voor verzinnen.
Bijvoorbeeld door CRISPR niet toe te passen bij bepaalde mensen. Daarnaast kun je door zo
´n uitkomst wel een soort supermens creëren en als zoiets in de verkeerde handen terecht
komt, kan het gevaarlijk zijn. Ook wordt de wereld door deze medische vooruitgangen
misschien wel te dichtbevolkt, want er komen alleen maar mensen bij en door zulke
ontwikkelingen gaan er nog maar weinig mensen dood. Dat zijn, denk ik, alleen problemen
voor later en die zijn wel op te lossen, want ik denk dat we over zo´n 100 jaar ook op een
ander planeet kunnen wonen. Er zitten zowel voordelen en nadelen aan CRISPR, maar ik
denk dat het alleen maar goed is voor de mensen op aarde.
Verwachting
Als CRISPR in stelling kan worden gebracht, dan is het mogelijk om hemofilie geheel te laten
verdwijnen bij de mens.
Datum waarop u dit geschreven heeft Uw school
6
,Knippen in DNA, levensreddend? | Uw naam
Wat is CRISPR?
CRISPR is een methode die voor velen uit de lucht is komen vallen. Eigenlijk is het niet
helemaal uit de lucht komen vallen, want het systeem wat wij nu CRISPR noemen was in
1993 al ontdekt. Voor de mensen die de biologie of scheikunde alleen volgen via het nieuws
in de kranten is het wel vrij nieuw. Een paar jaar geleden had niemand het nog over CRISPR
en nu staat er elke week wel een artikel over CRISPR in de krant. Bijna elke week is er weer
doorbrekend nieuws dat de methode ons leven zou kunnen redden of dat er weer een
nieuw onderzoek met CRISPR is geweest. CRISPR staat eigenlijk nog in zijn kinderschoenen,
maar als het zich goed ontwikkeld is CRISPR wel degelijk een methode die veel ziektes uit de
weg zou kunnen ruimen. De methode kan ook gebruikt worden voor andere doeleinden dan
ziektes uit de weg ruimen. CRISPR kan ook gebruikt worden om een supermens te creëren
en dan is de vraag of het wel goed is om het te gebruiken. Eén ding is zeker: het mag niet in
de verkeerde handen terechtkomen.
CRISPR klinkt als een heel lastig iets om uit te leggen en een heel lastig systeem voor
mensen, maar eigenlijk is CRISPR makkelijker dan mensen denken. Het is een grootse
ontwikkeling van genetische modificatie. Dit werd alleen vrij duur en toen kwam het
revolutionaire CRISPR wat goed gebruikt zou kunnen worden en vrij goedkoop is. Veel
wetenschappers met een professioneel wetenschappelijk lab zouden het systeem gewoon
uit kunnen testen in hun lab. CRISPR is vrij toegankelijk voor mensen. Het is ook weer niet zo
dat iedereen dit zomaar zou kunnen gebruiken of er proefjes mee zou kunnen doen in hun
eigen keuken, maar relatief gezien in vergelijking met de kennis die de mensheid nu heeft is
het makkelijk te gebruiken en een vrij makkelijk systeem. Dit is niet het enige voordeel dat
aan CRISPR hangt. Het is niet alleen een makkelijk systeem, het is ook nog eens niet zo heel
duur. Om het systeem te gebruiken zou het je een paar duizend euro kosten. Hedendaagse
operaties in ziekenhuizen kunnen veel hoger oplopen. 2
De droom stond al best lang bij biomedici op één om iets te bedenken wat zou kunnen
leiden tot gereduceerde doden bij zieke mensen. Ook was het een grote droom om iets te
kunnen verzinnen om heel precies aanpassingen te kunnen doen aan het genoom van
mensen. CRISPR was een sleutel tot dit succes, maar is nog niet zo ver om deze doelstelling
te kunnen bereiken. De methode is nog niet verder door ontwikkeld, omdat de
genprocessen in de cellen dan tijdelijk stil moeten staan en het bijeffecten kan hebben waar
we niet op zitten te wachten. Deze bijeffecten kunnen nog niet ingeschat worden. Het
doorontwikkelen van de CRISPR-methode is om deze rede ook tijdelijk stilgelegd.
Duidelijk is geworden dat CRISPR te maken heeft met het DNA van mensen of andere
organismen. Voorkennis over DNA is daarom ook nodig om CRISPR goed te begrijpen. DNA is
niet een makkelijk onderwerp en er zitten veel zijtakken aan CRISPR die verbonden zijn met
DNA aan. De dingen die hieronder uitgelegd worden, zijn aspecten van het DNA die te
maken hebben met CRISPR. Een korte inleiding over DNA is nodig om het beter te begrijpen.
d
2
http://www.voorbijvandaag.nl/2016/10/22/crispr-cas9-eenvoudig-uitgelegd-video/
Datum waarop u dit geschreven heeft Uw school
7
, Knippen in DNA, levensreddend? | Uw naam
DNA
DNA is heel belangrijk voor een organisme, want op het DNA staat alle erfelijke informatie
van bijvoorbeeld een persoon of een dier. Het geheel aan erfelijke informatie van een
organisme in een bepaalde cel wordt het genoom genoemd. Een persoon heeft een lichaam
dat is opgebouwd uit zo'n 100.000 miljard cellen. Elk van deze cellen heeft een celkern en
elke celkern bevat 23 chromosomenparen. In totaal zijn dat natuurlijk 46 chromosomen in
iedere cel. Elk chromosoom is opgebouwd uit een dubbele helix van DNA. Het DNA van ieder
mens is uniek. DNA is een molecuul, een zogenaamd nucleïnezuur, dat bestaat uit twee
ketens aan elkaar gekoppelde nucleotiden. De twee strengen worden aan elkaar gebonden
door basen die met elkaar verbonden zijn door middel van waterstofbruggen. De basen op
het DNA zijn adenine (A), thymine (T), guanine (G) en cytosine (C). Een bepaald gen draagt
de informatie bij zich voor de synthese (aanmaak) van een of meerdere eiwitten. De DNA-
sequentie in een bepaald gen bepaald welk eiwit er wordt gesynthetiseerd. Bij mensen,
schimmels, dieren en planten is maar een klein deel van het DNA coderend voor eiwitten, de
rest van het DNA wordt niet-coderend DNA genoemd.
Een ander aspect van DNA is de DNA-replicatie. DNA-replicatie is nodig voor het maken van
nieuwe cellen. DNA-replicatie is kort gezegd het kopiëren van het DNA en het vormen van
een nieuwe cel met hetzelfde DNA. Bij de replicatie worden de waterstofbruggen verbroken
en de basenparen uit elkaar gehaald en je krijgt twee aparte strengen. DE structuur van het
DNA is vrij bekend : de dubbele helix. In het kernplasma zitten nu vrije nucleotiden van het
DNA, deze worden weer hersteld door het enzym DNA-polymerase die langs de ene keten de
gecomplementeerde streng maakt. Een complementaire streng is een streng die langs de
matrijsstreng komt met bepaalde basen die daartegenover passen. Zo bestaan de koppels A
en T én C en G. Dat betekent dat tegenover adenine altijd thymine komt en tegenover
guanine altijd cytosine. Doordat er een gecomplementeerde streng van één streng wordt
gemaakt, bestaan er nu exacte kopieën van DNA-moleculen. Nadat deze nieuwe cellen zijn
gevormd, zorgt RNA ervoor dat de code die op een gen staat naar de ribosomen worden
gebracht. In de ribosomen worden deze codes uiteindelijk omgezet in eiwitten. RNA is
enkelstrengs, dat betekent dat het molecuul bestaat uit één keten nucleotiden. Een ander
verschil van RNA ten opzichte van DNA is dat RNA uracil (U) bevat in plaats van thymine. De
eiwitten die zijn gevormd in de ribosomen komen terecht in het endoplasmatisch reticulum.
Vanuit het endoplasmatisch reticulum worden de eiwitten vervoerd naar het golgisysteem.
Om de eiwitten zit een soort bescherming en een navigatiesysteem zodat ze naar de juiste
bestemming in de juiste volgorde gaan. Nadat de eiwitten bij het golgisysteem zijn
aangekomen, brengt deze bescherming ze naar het membraan van de cel en geeft de
eiwitten af aan het lichaam. Een polypeptideketen van aminozuren vormt een eiwit. Drie
opeenvolgende nucleotiden vormen de code (codon) voor een bepaald aminozuur. Deze
nucleotiden worden afgelezen op het RNA met dan uracil in plaats van thymine.
Alle cellen hebben celkernen met hetzelfde erfelijke materiaal en hetzelfde DNA. Elke cel in
een organisme heeft dus ook de informatie voor alle eiwitten in je lichaam. Zoals hiervoor
staat beschreven, worden deze eiwitten gevormd via codes die op genen zitten. Genen staan
niet de hele tijd aan en kunnen door processen in het lichaam ook uitgezet worden. Dit
Datum waarop u dit geschreven heeft Uw school
8
