Impactsuccesverhaal: Plantenbiotechnologie
De ontdekking hoe planten genetisch gewijzigd kunnen worden, is een klassiek voorbeeld van hoe door nieuwsgierigheid gedreven onderzoek tot belangrijke wetenschappelijke doorbraken kan leiden. Naast nieuwe toepassingen in de landbouw, heeft deze nieuwe technologie ook belangrijke verwezenlijkingen in fundamenteel en toegepast onderzoek mogelijk gemaakt.
Overal in de wereld zetten wetenschappers zich in om de moleculaire mechanismen en levensprocessen in virussen, bacteriën, planten, dieren en mensen te ontcijferen. Inzichten in de groei- en ziektemechanismen bij planten kunnen helpen om de opbrengst van landbouwgewassen te verhogen, schade door ziekten en plagen te voorkomen, of gewassen te beschermen tegen extreme omstandigheden zoals droogte.
De veredelingssector heeft genoombewerking omarmd voor tal van redenen. Genoombewerking heeft bovendien het grote voordeel dat producenten gemakkelijk genetische variatie in hun gewassen kunnen introduceren, wat het vertrekpunt is van elke vorm van veredeling. Ze kunnen dat doen zonder genen van andere organismen toe te voegen - iets wat de weerstand tegen ggo-gewassen in sommige regio’s heeft aangewakkerd.
Even terug in de tijd
Eind jaren ’70 werkten onderzoekers aan de Universiteit Gent onder leiding van de professoren Jeff Schell† en Marc Van Montagu met de bodembacterie Agrobacterium tumefaciens. Deze bacterie infecteert planten in de natuur en veroorzaakt een soort van tumoren, de zogenaamde ‘kroongallen’.
De wetenschappers waren op zoek naar het ‘tumor-inducerend principe’ van de bacterie. Ze vroegen zich af hoe Agrobacterium de plant aanzette om kroongallen te vormen. Uiteindelijk bleek dat de bacterie een stukje van zijn eigen erfelijk materiaal overbrengt naar het DNA van de plant. Dit DNA bleek op een plasmide te liggen, dat de naam ‘Ti-plasmide’ kreeg (Tumor inducerend plasmide). Het overgedragen DNA zet de cellen aan tot ongecontroleerde celdeling en tot de productie van stoffen waar de bacterie zich mee kan voeden. Met andere woorden, de bacterie verplicht de plant om zijn voedsel aan te maken.
Schell en Van Montagu beseften meteen dat ze een postbode hadden gevonden die hen in staat zou stellen om planten genetisch te wijzigen. Door het stukje bacterieel DNA dat normaal naar de plant wordt overgedragen, te vervangen door een ander stukje DNA, was het mogelijk een extra eigenschap aan de plant te geven.
Tot op vandaag is de Agrobacterium-afhankelijke methode echter nog steeds de meest gebruikte en meest efficiënte manier om planten genetisch aan te passen. De Universiteit Gent kan dan ook met recht en rede aanzien worden als de bakermat van de plantenbiotechnologie. Dit pionierswerk was het begin van een nieuw tijdperk van plantenwetenschap en van planten wijzigen.
Voor zijn belangrijke rol in het ontwikkeling van de groene biotechnologie kreeg Van Montagu in 2013 de Wereldvoedselprijs. Tijdens zijn onderzoek werd hij gedreven door de zoektocht naar nieuwe manieren om de groeiende wereldbevolking te voeden.
“Je moet als onderzoeker blijven twijfelen”, zegt Van Montagu. “Doe onderzoek en doe vooral verder, maar besef dat wat je zult vinden misschien anders is dan verwacht. Die onzekerheid geeft de mensen geen vertrouwen, maar we kunnen ook niet wachten. Het is vandaag dat we leven en dat de problemen zich stellen. Neem bijvoorbeeld de overbevolking: ondertussen kunnen we genoeg voedsel produceren, maar toch blijven er veel mensen die het met minderwaardige voeding moeten doen. Men geeft dan de schuld aan de wetenschap en de techniek. Dat is onterecht. Zeker voor wat de planten betreft kunnen we enorme stappen vooruit zetten, vergelijkbaar met de vooruitgang die in de medische wetenschap geboekt is. Nu we de CRISPR-Cas technologie hebben kunnen we planten zeer specifiek aanpassen.”
Voortgezette traditie
Ondertussen is een nieuwe generatie onderzoekers het werk van Schell en Van Montagu aan het verder zetten en zelf de grenzen aan het verleggen. Onder leiding van professor Dirk Inzé groeide het VIB-UGent centrum voor Plantensysteembiologie uit tot één van de allerbeste onderzoekscentra in plantenbiotechnologie ter wereld.
“Planten hebben ongeveer 30.000 genen. Elk gen is een blokje met een specifieke functie. We leggen ons hier toe op onderzoek naar de groei en de vorm van planten. We proberen onder meer na te gaan welke genen verantwoordelijk zijn voor groei. Geen sinecure, want het is een complex samenspel van allerhande genen. We proberen met andere woorden dat biologische systeem te doorgronden.”