Biotechnologie

Een nieuwe techniek maakt het nu (2017) mogelijk naast DNA ook RNA te redigeren. Dat is minder definitief dan DNA veranderen en ideaal als je tijdelijk wilt bijsturen.

Ook kan men nu DNA tot op de letter herschrijven waardoor het mogelijk wordt DNA te repareren wat op één plek een verkeerde base (letter) heeft. Met een soort zoeken vervoang functie waarmee men het receptenboek van het leven kan veranderen. En dat allemaal voor een prikkie. Men kan nu genen gericht aan- en uitschakelen en precies uitvogelen wat er gebeurt. 

Gene editing (genetische chirurgie / genbewerking) Biotechnologie 2.0. Je kan gaan werken aan de schakelaars van het leven.
Gene drive Je zorgt er voor dat een eigenschap wordt gekopieerd naar alle nakomelingen (zie onder)

Crispr Cas is een methode om defecte genen te herschrijven. De sensatie in de biologie in 2015. Het werkt met gids RNA zodat het enzym weet waar hij knipt. Zo kan iets nieuws of een correct stuk DNA (gen) er in gezet worden.

Nu wordt het gebruikt voor spectaculaire genezingen en geeft het een ware explosie van nieuwe proefdieren, cellijnen, gewassen en productiebacteriën.

In Cambridge knipten artsen hiv weg uit immuuncellen.
In San Diego maakten ze algen die twee keer zo veel olie (geschikt voor biobrandstof) maakten.
In Londen gebruikte men de techniek om malariamuggen uit te roeien.
In Brazilie programmeerde men wilde tomaten zo dat ze morderne winkeltomaten werden.
In Singapore tekende men andere patronen op de vleugel van een vlinder (om te weten te komen welke genen daarbij een rol spelen).



Ideaal tegen 
- hemofilie B
- taaislijmziekte
- muggen die geen malaria doorgeven
- baby genezen van leukemie
- sikkelcelanamie (toegestaan en gelukt bij tiener in Frankrijk)
- kinderleukemie CAR-T toegestaan in V.S.

Maar ook om
- microvarkens te maken (China)
- extra gespierde politiehonden
- supervlezige schapen
- ultraharige kasjmiergeiten voor wolindustie
- superatleten; slimmere, gespierdere, mooiere nakomelingen ??

Maar ook
- katoen maken die al blauw is
- bloemen in bloemen
- lelies b.v. met rozengeur
- bladeren met extra franje
- microorganismen die elk geneesmiddel kunnen maken
- microorganismen die biolastic of voedingsmiddelen maken
- allergeenvrije pinda's
- allergeenvrije appels
- gewassen die tegen droogte of zout kunnen
- planten verrijkt met vitaminen
- V.S. koeien zonder hoorns
- varkens met weefsels die je naar mensen kan transpalnteren
- pitloze tomaten die je niet hoeft te bestuiven
- AquAdvantage zalm de supersnel groeit al toegestaan in Canada
- Graan zonder gluten
- bananen die tegen de fusarium-schimmel kunnen (Australie)
- champignons die niet bruin worden 

Nog even en er komen
- afweercellen uit het bloed die geleerd hebben om kankercellen aan te vallen
- vogelpestvrije kippen
- abortus-blauw resistente koeien
- menselijke koeienmelk
- varkens met viszuren

Men kan nu specifiek eiwitten laten oplichten en kijken in cellen wat ze doen.

In 2017 heeft men 23 parkinsonpatienten ingespoten met varkenshersencellen in een coating van alginaat. De cellen geven stoffen af die zenuwcellen repareren.
Dat probeert men ook bij diabetes type 1.
MiroMatrix maakt lege hulzen van varkensorganen die later gebruikt gaan worden om menselijke cellen op te kweken.

Misschien kan je in embryo´s van b.v. apen of varkens de genen uitschakelen voor een hart en er dan een menselijk hart in laten groeien. Je krijgt dan mengvormen van mens en dier.

2019 DegenRx B.V., een biofarmaceutische startup uit Brabant ontwikkelt gentherapieën voor de behandeling van degeneratieve hersenziekten, zoals de ziekte van Alzheimer en Parkinson. Met de innovatieve behandeling worden hersencellen in staat gesteld om antilichamen te produceren, die ervoor kunnen zorgen dat de schadelijke vorm van het amyloïd eiwit wordt opgeruimd.

Clustered regulary interspaced short palindromic repeats = CRISPR. Je kan CASg precies laten gaan naar wat je programmeert. Daar knipt CASg en kan een gen toevoegen b.v. in een kiembaancel => alle generaties krijgen dan dat goede gen.
Zinkfingernuclease / TALEN's kunnen het ook.
Het veranderen van eicellen is nu verboden omdat men bang is dat je eicellen zo allerhande genen mee kan geven voor sporters e.d.

Toch beweerde een Chinese wetenschapper dat hij in 2018 een baby genetisch had gemanipueerd. Hij kreeg drie jaar cel.   

Er bestaan bedrijfjes die stukjes DNA leveren op bestelling met DNA synthesisers. Biolegio bijvoorbeeld.

Zoals je op een gewone synthesiser muziek maakt zo maak je op een DNA synthesiser de muziek van het leven.

Super mooie genen

Minder slapen
Als het eiwit Npsr1 ipv tyrosine histidine inbouwt hoef je maar een paar uur per dag te slapen. Dit komt door een mutatie van het K50226 gen. 

Meer spieren
Bij sommige mutaties in het gen MSTN wordt er minder van de spiergroei-remmer myostatine gemaakt. Met als gevolg extra spierkracht, zonder bijwerkingen.

Minder pijn
Veranderingen in het gen SCN9A zorgen al snel voor een hogere pijngrens. Zonder de sensatie van pijn helemaal kwijt te raken: dat zou weer gevaarlijk zijn.

Sterke botten
Een mutatie in het gen LRP5 heeft de lollige bijwerking dat botten sterker worden.

Minder hartaanvallen
Sommige varianten van het gen PCSK9 verhogen de snelheid waarmee de lever cholesterol uit het bloed haalt. Met minder hart- en vaatziekten als gevolg.

Beter leren
Voer het gen GRIN2B op, en leertaakjes die te maken hebben met het geheugen gaan opeens een stuk sneller. Enfin, bij muizen. Maar mensen hebben het gen ook.

Nooit meer stinksokken
Bepaalde varianten van het gen ABCC11 verlagen de kans op onwelriekende voeten en oksels bij het transpireren.

Opbrengst gewassen krijgt boost door gentechnologie

2019: Het is mogelijk de grootste landbouwtechnologische doorbraak in tijden. Amerikaanse gewastechnologen zijn erin geslaagd de fotosynthese van planten op te voeren en dat levert nu al 40 procent extra opbrengst op. Voorlopig hebben onderzoekers de techniek alleen nog ingebouwd in tabaksplanten, zo'n beetje de laboratoriummuis onder de gewassen. Maar tests bij soja en bonen zijn gaande, en op termijn zou de techniek ook een revolutie kunnen ontketenen bij gewassen als rijst, aardappel, tomaten en tal van andere groenten en fruitsoorten, verwachten experts.

Haast alle groene planten hebben last van een weeffout in de fotosynthese. Een cruciaal enzym, dat CO2 moet omzetten in suikers, plukt namelijk ongeveer 20 procent van de keren per ongeluk het verkeerde molecuul uit de lucht: zuurstof in plaats van CO2. Daarbij produceert het enzym, genaamd rubisco, geen suikers maar gifstoffen, die de plant vervolgens weer moet wegwerken. Dat kost energie die de plant niet meer in groei kan steken. Wetenschappers hebben dat natuurlijke defect nu hersteld door de innerlijke chemie van de plant te verbouwen, door onder meer enkele genen van bacteriën en algen bij de tabaksplant in te bouwen. Hierdoor komt de plant soepel van zijn gifstoffen af. Met als gevolg dat de planten sneller groeien, maar ook hoger worden en 40 procent meer biomassa aanmaken.

De vinding zet het debat rond genetische manipulatie op scherp. De gewassen bevatten immers ingebouwde stukjes dna uit andere soorten, waardoor de planten uit Illinois aan de zeer strenge regels voor genetisch gemodificeerde gewassen moeten voldoen en het jaren kan duren voor ze tot de markt worden toegelaten.

Anderzijds hebben de makers alles in het werk gesteld om omstreden landbouwmultinationals buiten de deur te houden. Het onderzoek wordt betaald door onder meer de Bill en Melinda Gates Foundation en het Britse ministerie voor Ontwikkelingssamenwerking, en de techniek is volledig patentvrij, zodat ook arme boeren in Afrika en Azië haar gratis kunnen gebruiken.

Daarvoor moet het team eerst wel toestemming krijgen om de plant te kunnen aanbieden voor kweek en consumptie. Dat gaat naar verwachting minstens tien jaar duren, aldus het concern.

Overigens hebben niet alle gewassen baat bij de techniek. Onder meer maïs en suikerriet horen tot een klasse planten die de fout in de fotosynthese zelf al heeft verholpen, door het CO2 op te sparen voordat rubisco het omzet in suikers.

De laatste jaren zijn er meer pogingen geweest om de fotosynthese van planten op te krikken: zo slaagde een ander team van dezelfde universiteit er al eens in tabak zo'n 15 procent groter te maken door de plant minder 'lui' op wisselend licht te laten reageren. Er zijn meerdere opties om de fotosynthese te verbeteren.

Bron Volkskrant 5-1-2019

Business

Van 2013 -2015 zijn in Nederland voor 15 miljard aan farmaceutische bedrijfjes uit ons land verkocht.
Acerta Oss maakte een middel tegen chomische leukemie. Is gekocht voor 7 miljard in 2015. Dezima Pharma voor 1,55 miljard AM pharma voor 600 miljoen, WIL research voor 585 miljoen etc.

Biochips gaan ook een revolutie teweeg brengen.

biochips

Bron Volkskrant 19-3-2016

Ze zorgen er voor dat ziekten beter te bestuderen zijn en men geneesmiddelen beter kan testen. "Droog oefenen op een kladorgaan" op een organoide.
Je kan infecties er op nabootsen ect. Het is zelfs mogelijk wat huidcellen af te nemen en ze om te toveren tot hartcellen. Die zijn dan te bestuderen op hartafwijkingen in het cyberhartje. Men kan zelfs de cellen kweken op kunststof dat vibreert alsof een hart klopt.

2016. Het is gelukt huidcellen om te zetten in spermacellen (zonder staart) en eicelen. Als je die combineet kan je doen aan zelfvoortplanting.
Dat is niet echt de bedoeling. Men wil meer te weten komen over het kweken van cellen en de principes daarachter.

Gene drive

Het is nu mogelijk een eigenschap te kopieren naar het DNA dat nakomelingen erven. Hierdoor verspreidt het gen zich door heel de populatie. Dan kan je één resistente mug tegen malaria uitzetten en na verloop van tijd worden dan alle muggen resistent. Nadeel: Maar je kan er ook hele dierdoorten mee uitroeien.
Voordeel: Als 1 % van de muggen malariaresistent is en je zet ze uit dan zou je malaria in één jaar uit kunnen roeien (maar Afrika is groot / er zijn veel subsoorten e.d. maar toch).
Het opent de weg naar het uitroeien van:
Malaria: 500.000 doden per jaar 214 miljoen nieuwe gevallen per jaar
Slaaapziekte 5000 gevallen per jaar vaak dodelijk

Ziekte van Chagas 6-7 miljoen per jaar 20 000 doden
Aziatische bladvlo honderdenmiljoenen schade aan citrusbomen
Maisboorder 1 miljard schade
Knokkelkoorts 50-500 miljoen nieuwe gevallen 10-20.000 doden
Ziekte van Lyme 25.000 in Nedeland 1000-2500 langdurig klachten


Natuurlijke selectie begint over te gaan in kunstmatige selectie en genome editting.

Men is de genen aan het bepalen hoe je gezicht er uit ziet. Men kent al zo'n 15 genen. Dadelijk kan men aan het DNA van een dader zien hoe hij er ongeveer uit ziet. De genen aanschakelen kan het gezicht herstellen bij beschadiging. We kunnen reconstrueren hoe menesen in het verleden er uit hebben gezien.  EOS april 2018.

Je kan aan het genoom van varkens enzymen toevoegen als beta-glucanase, xylanase en fytase. Dan kunnen varkens belangrijke voedingsstoffen en bepaalde vezels verteren waardoor minder schadelijke stoffen in het milieu komen en sneller kunnen groeien. De enzymen komen tot expressie in het speeksel. Deze dieren mogen (nog) niet op de markt omdat het verboden is transgene dieren voor consumptie aan te bieden.

Bio-nano research.

Hiermee kan men biologische molekulen zichtbaar maken in hun 3D structuur en dat verbeteren of manipuleren zodat die structuren kankercellen aanvallen, insuline gaan produceren ect.

bionanoresearch

bionano

Bij industriële biotechnologie worden micro-organismen zoals bacteriën, gisten, schimmels en algen ingezet om op grote schaal vitamines, zoetstoffen, antibiotica, bio-plastics of brandstoffen te produceren.
DSM kan nu grootschalig penicilline maken en enzymen die het voor mensen met een lactose-intolerantie mogelijk maken om zuivelproducten te consumeren. 
Een omega 3-olie op basis van algen dat aan kweekzalm gegeven kan wordenof een calorievrije zoetstof stevia uit gistcellen.

Het corona virus

Het is een RNA virus met 29.903 letters in 16 genen. Dat is veel. Het poliovirus heeft 7500 letters. Het gaat zitten op antigen ACE2 in longcellen. Bij een massale infectie verdwijnen die ACE2 receptoren dus van de buitenkant van de cel. Daardoor krijgt een stof vrij spel die bradykinine heet. Die zorgt dat de kleine bloedvaten massaal gaan lekken op de plaats van infectie =De lekkages geven weer een afweerstorm => hoofdpijn, epileptische aanvallen, bewusteloosheid. => in darmen lekkages = diaaree.  Ook wordt het immuunsysteem ontregeld. Het blijft cytokines maken  waardoor bloedstolsels ontstaan die het bloedvatennetwerk in de longen verstoppen. Maar ook meer wintertenen.  De afweer verwoest ook gezonde cellen waardoor nieren en lever uit kunnen vallen. Vrouwen hebben meer cellen die de afweer reguleren dus die hebben minder last. Ook in de longslagader en -ader. 25 x meer T-dimeer (een eiwit). 

ACE2 komt op veel cellen voor. Neus / longen => verlies geur/smaak Bij vrouwen minder dan mannen. Ook de bloedvatwanden hebben de receptor. Covid er op => afweer => soort haakjes waar bloedplaatjes aan blijven kleven. 

Eerst komt er een enorm gen: de instructies voor het kopieerapparaat. Daarachter een wat kleiner gen, dat aangeeft hoe het spike-eiwit gemaakt moet worden. Daar weer achter zeven kortere genen. Twee met het recept voor het omhulsel van het virusdeeltje. Een met de instructie voor de verpakking van het genoom. En daartussenin geklemd zes genen die het virus waarschijnlijk gebruikt om beter zijn gang te kunnen gaan. Maar het verschil zit hem in gen nummer 8 ORF 8 dat de kopieersnelheid van het virus meer dan twintig keer verhoogt tov sars. Het speelt waarchijnlijk een rol in het ontwijken van afweermechanismes.

Dan begint het virus bellen te blazen. In de cel ontstaat een soort schuim, van dubbelwandige bubbels. Het zijn coconnetjes, onderling verbonden door een soort web van draden. Het virus maakt ze door met zijn eiwitten endoplasmatisch reticulum aan te maken.
In de coconnetjes beginnen nieuwe slierten virus-RNA te ontstaan. Verderop, in het nog intacte endoplasmatisch reticulum beginnen intussen de spike-eiwitten te groeien, als champignons in een kwekerij.

Het nieuw gemaakte RNA wordt ingepakt, raakt op drift, trekt door de met spikes overwoekerde membranen. Dan ontstaan duizenden nieuwe virusdeeltjes per cel. Dit duurt tien-twaalf uur. 

Wat je dan overhoudt is een slagveld. De besmette cel is uitgewoonde chaos geworden. Als een staafmixer te keer is gegaan. Het E.R. is veranderd in een brei met klontjes. En overal drijven losse spikes, slierten werkeloos RNA en afgedankte eiwitten die het virus heeft laten slingeren.

Dat is niet alles, want ook aan de buitenkant van de cel kleven spikes. Met als gevolg dat cellen met elkaar beginnen te verkleven, voedingsmoleculen en signaalstoffen er niet meer langs kunnen en hele weefsels verziekt raken. Tot de cel zichzelf opblaast, wordt gesloopt door immuuncellen of er een bacterie langskomt om zich aan de zieke cellenpap tegoed te doen. Als je dan hoest vliegen de de gezonde virusdeeltjes, de bacteriën en het afval in het rond.

80 % heeft milde klachten (verkoudheid, hoesten, keelpijn, soms koorts).
20 % krijgt serieuze klachten
0,3-1 % gaat dood.
Vooral COPD patienten zijn heel kwetsbaar

1 patient besmet gemiddeld 2,2 anderen
2-3 dagen voordat je evrschijnselen krijgt besmet je al.
Het kan 3 uur in de lucht overleven
24 uur op karton
2-3 dagen op plastic of staal

Vaccins

Vroeger werden virussen gedood ?? of verzwakt om in het lichaam van mensen een reactie op te roepen.

Nu spuit je een stukje RNA in met de instructie voor het maken van de 'spikes'. mRNA-1273 Dan ga je die zelf maken en wek je er antistoffen tegen op. 

Je kan ook de spikes maken via vaten van 2.000 liter met insectencellen. 

Gebruik menselijke antistoffen tegen het virus door gebruik te maken van mensen die de ziekte hedden overleefd. Haal die uit hun bloed en geef die aan anderen. Nadeel is dat dit type antistoffen slechts een tijdelijke bescherming geven. Ze verdwijnen immers weer uit het lichaam zonder te worden aangevuld met eigen antistoffen. Maar personeel in de zorg, zwakkeren en ouderen zouden met een injectie toch gebaat kunnen zijn.

Antistoffen uit bloed van ex-patiënten zuiveren is omslachtig, omdat er een grote groep ex-patiënten voor nodig is; handiger is om ze zelf na te maken in een bioreactor. Een Amerikaans biotechbedrijf heeft aangekondigd deze zomer dat soort nagemaakte antistoffen bij mensen te gaan testen.

Rem de virusmachine
Remdesivir, een middel dat is getest bij ebolapatiënten, legt de kopieermachine van het virus stil.
Chloroquine remt waarschijnlijk het binnendringen van het virus in de cel. 

corona