11 March 2019

Nobelprijswinnaar Ben Feringa maakt een foutje. Over vogels en vliegtuigen.



Op 9 januari 2019 trad de Nederlandse Nobelprijswinnar Ben Feringa op in het tweede college van de DWDD University 'De toekomst van de Technologie' als gast van Robbert Dijkgraaf en Matthijs van Nieuwkerk [1]. Hij was aanwezig om zijn eigen werk uit te leggen en te filosoferen over de toekomst van de techniek. Met twee uitspraken van Feringa heb ik een probleem: over vliegen en over fotosynthese.

Volgens Feringa is het heel knap dat vogels kunnen vliegen, maar de mens heeft iets gemaakt dat in de natuur niet voorkomt en dat verre overtreft: een 170.000 kg wegende machine die 500 mensen kan vervoeren met een snelheid van 900 km/u en meer dan 13.000 km bereik heeft: Boeing 737. Dat kunnen vogels niet [18].


Icarus (bron)

Geen mens kan vliegen!

Sorry, de vergelijking vogels vliegen en mensen vliegen deugt niet. Vliegtuigen vliegen. Mensen vliegen niet. Vliegen is een actief werkwoord. Vogels vliegen met eigen spierkracht. Mensen worden gevlogen. Mensen –bijvoorbeeld obesitas patiënten– zitten in een vliegtuigstoel. Zitten is een passieve toestand. Passagiers worden vervoerd. Piloten doen zeer verantwoordelijk werk zittend in een comfortabele stoel. Passagiers en piloten vliegen niet. Foute uitdrukking. Geen mens kan vliegen zonder hulpmiddel. Een mens is gewoon te zwaar om op eigen spierkracht te kunnen vliegen [2]
Ook de vergelijking vogels en vliegtuigen gaat mank omdat een vogel niet gebouwd is om 500 passagiers te vervoeren. Evenmin als de mens.


Vogels als vliegende machines

Goed, als we passagiers buiten beschouwing laten, kun vogels beschouwen als vliegende machines. Dan kun je vogels met vliegtuigen vergelijken [18]. Beide zijn op eigen kracht vliegende machines die zwaarder zijn dan lucht en dus naar beneden zouden moeten vallen. Beide hebben vleugels. Beide zijn onderworpen aan aerodynamische wetten en an de zwaartekracht. Beide verbruiken daarbij energie. Een grappige overeenkomst is ook nog dat zowel vogels als vliegtuigen een romp en dwars daar op horizontale geplaatste vleugels hebben.

Een Boeing 737 weegt leeg zo'n 44.000 kg. Dat is ruim 2000x zwaarder dan de 20 kg van de zwaarste vliegende vogel, de Koritrap [4]. Dus een vliegtuig is de zwaarste vliegende machine. Misschien bedoelt Feringa dat?

Eigenlijk is het helemaal niet zo knap dat een grote zware machine kan vliegen. Een Boeing heeft enorme hoeveelheden brandstof nodig om te kunnen vliegen. Bijvoorbeeld: een Boeing verbruikt voor een vlucht van Amsterdam naar New York ruim 19.000 kg brandstof! Over het algemeen betekent een lager gewicht ook een lager brandstof verbruik. Één procent minder gewicht betekent 0,75% minder brandstof verbruik [32]. Een Boeing is een energieverslindende oplossing en door de CO2 uitstoot ook nog eens slecht voor het klimaat [21]. Alleen al op basis van het gewicht kun je voorspellen dat vogels veel efficiënter zijn dan vliegtigen. Nee, het is pas knap om een energiezuinig lange-afstand-passagiersvliegtuig te ontwerpen zoals het V-vormige vliegtuig van de TU-Delft [31]. Het ziet er niet meer uit als een vogel of een Boeing.

Flying-V (hier nog met raampjes)





NOS 10 maart 2019
13 maart: ondertussen hebben tientallen landen het luchtruim voor de Boeing 737 MAX gesloten.
14 maart: uiteindelijk gaat Boeing overstag en adviseert de toestellen aan de grond te houden
16 maart: Er was een probleem met het automatische veiligheidssysteem.
6 mei: Boeing verzweeg probleem met waarschuwingssysteem 737 MAX.
 10 jan 2020: Boeing medewerker: "This airplane is designed by clowns supervised by monkeys", NewYorkTimes.

TWA flight 900 Boeing 747-100 exploded 1996


 
In de lucht blijven en rechtuit vliegen lijkt makkelijk, maar zelfs dat valt tegen: zie de Boeing 737 MAX [13]). Vooral in een pikdonkere nacht boven de oceaan is er geen enkel oriëntatiepunt en zijn de piloten geheel aangewezen op hun instrumenten [3], [11]. Door een niet functionerende luchtsnelheidsmeter (pitot buizen) is een Boeing 757 in de Atlantische oceaan gestort [27]. Ruim voldoende brandstof tanken om je eindbestemming te kunnen bereiken kan geen problemen opleveren zou je zeggen, maar menig vliegtuig is gecrasht doordat de brandstoftank leeg was [29]. Landen geeft ook vele problemen. Moderne passagiers vliegtuigen hebben enorm lange, schone(!), geasfalteerde landingsbanen nodig van zo'n 2,5 km [25]. En zelfs dat is nog te kort voor sommigen [19]. De landing komt heel precies [23]: vlieg je te langzaam dan val je uit de lucht; vlieg je te snel dan kom je niet tot stilstand voor het einde van de baan; de vleugels moeten precies horizontaal; de neus moet iets omhoog; flaps moeten goed staan, etc. Raken de wielen een tiental meters vóór het begin van de landingsbaan de grond dan kan het toestel in drieën bereken [26]. En last but not least: soms klappen de landingswielen niet uit (deze zijn tijdens de vlucht ingeklapt). Geen wonder dat er vaak crashes gebeuren bij landingen. Als de landingsbanen te nat of te glad zijn door regen of sneeuw valt het hele vliegverkeer stil. Idem door dichte mist of storm. Bij windkracht 9 – 10 worden vluchten geannuleerd [9],[22]. Ook grote vliegtuigen dansen dan in de lucht. Vaak moeten ze een doorstart maken. Ook ijsafzetting op de vleugels is gevaarlijk doordat het vliegvermogen drastisch vermindert ([24].
Hoe zit het met de stabiliteit van een vliegtuig? Het vliegvermogen verdwijnt als een vliegtuig te veel met de neus ophoog wijst of te ver naar links of rechts helt. Het valt dan als een baksteen naar beneden. Een vliegtuig (met name de Boeing 737-MAX) is niet inherent stabiel [13]. De computer moet het stabiel houden. En het gebeurt nog al eens dat een vliegtuig in brand vliegt [20]. Kerosine is nogal brandbaar.
Niet te vergeten: op 4 oktober 1992 stortte een Boeing 747 op een flatgebouw in de Bijlmer nota bene door het verlies van 2 motoren [30].

Tenslotte: een vliegtuig maakt zo veel lawaai dat Ben Feringa waarschijnlijk niet in de buurt van een steeds drukkere luchthaven als Schiphol zou willen wonen [10]. En zo zijn er meer technische beperkingen van een vliegtuig op te merken [5].

Dus: ja, een vliegtuig zijn vliegende machines die veel zwaarder zijn dan de zwaarste vogel, maar een vliegtuig heeft vele inherente beperkingen en nadelen die vogels niet hebben.
 

Vogels

Zwartkopzanger ©wikipedia

Van al deze problemen en beperkingen heeft een vogel geen last. Een groot verschil is energie efficiëntie. Een klein 15 gram wegend Noord-Amerikaans insecten-etend zangvogeltje zwartkopzanger migreert ieder seizoen tweemaal 2500 km, dus 5000 km per jaar. Een Boeing kan dus verder, maar als je het aantal gevlogen km per lichaamsgewicht uitrekent dan winnen vogels het: 210–280 km/gram. Een Boeing haalt 13.000 km met een gewicht van 170.000 kg, dat is 0,076 km/kg of 0.0000764 km/gram. Een vogel is dus 1000x efficiënter! en wint het dus glansrijk! Dat ik daar niet eerder aan gedacht heb! En dat maakt een Boeing tot een hopeloos lompe en domme machine.
 

Vleermuisje

Pipistrellus nathusii wikipedia

De vleermuis
Pipistrellus nathusii van niet meer dan 10 gram migreert over een afstand van minimaal 2224 km [28]. Dat is een record. Voor zover bekend neemt het geen passagiers mee!

Klimaat

Maar, wat mij betreft is het grootste probleem dat die vliegtuigen met hun CO2 uitstoot het klimaat op planeet aarde in toenemende mate aan het opwarmen zijn [6]. Dat doen vogels niet! Voorbeeld: een Boeing 747 verbrandt ongeveer 70.000 liter (!) fossiele (!) brandgevaarlijke (!) brandstof voor een enkeltje Amsterdam - New York.
Hier zie je een Nobelprijswinnaar die even 'vergat' dat die fantastische vliegmachines een groot nadeel hebben. Het was misschien maar een losse opmerking, geen onderdeel van een betoog, maar het was duidelijk dat hij zonder enige bedenking een Boeing bewonderde. Als hij het klimaat effect van vliegen echt belangrijk vind, zou hij dat niet als voorbeeld genoemd hebben.

In College Tour (van Twan Huys) [7,8] zegt Ben Feringa dat hij zich bezig houdt met "het maken van moleculen die nooit eerder bestaan hebben". Feringa is dus een soort ingenieur. Ingenieurs willen de natuur 'verbeteren'. De vraag is: is een vliegtuig beter dan een vogel? Voor wie is het beter? Is klimaatopwarming 'beter' voor de mens?
Professor Feringa kan een tweede Nobelprijs verdienen door een vliegtuig uit te vinden dat op zonne-energie en/of waterstof vliegt en net zoveel passagiers kan transporteren als een Boeing!

Bewonderenswaardig

Wat ik bewonderenswaardig vind is het feit dat een blind evolutieproces in de loop van miljoenen jaren wezens kan voortbrengen die vliegen zoals vogels, of wezens die vliegtuigen [12] kunnen bouwen.

Wat je ook vindt van de superioriteit van vliegtuigen, vogels hadden 100 miljoen jaar éérder het vliegen uitgevonden. Mensen hebben dat geprobeerd te imiteren en te verbeteren.

De prestaties van een vliegtuig zijn zeer eenzijdig: vliegtuigen kunnen zichzelf niet bouwen, groeien niet, kunnen zich niet voortplanten, kunnen zichzelf niet voeden, kunnen niet zingen. Een vogel kan dat allemaal en nog meer, plus dat ze ook nog vliegen.


Fotosynthese

Een tweede voorbeeld dat hij gaf is dat de efficiëntie van fotosynthese vreselijk laag is [8]. Dat moet beter kunnen. Bijvoorbeeld zonnepanelen. Dit is ook weer appels met peren vergelijken. Planten zitten niet in de business van elektriciteitsproductie. Ik heb al eerder geblogd over de zgn. lage fotosynthese efficiëntie in het blog over de fysicus Karo Michaelian en de fysicus Robbert Dijkgraaf.
Als onze menselijke ingenieurs zo goed waren om lage concentraties CO2 (want dat is een cruciale factor) af te vangen hadden we succes kunnen boeken met het terugdringen van CO2. Ingenieurs zijn (nog) niet in staat om efficiëntere fotosynthese uit te voeren bij lage CO2 concentraties zoals die nu in de atmosfeer voorkomen. Ter herinnering: die hele klimaat problematiek is door ingenieurs veroorzaakt: o.a. door die wonderbaarlijke vliegende machines.



Conclusie

Feringa wilde voorbeelden van menselijke technologie geven waar je trots op kunt zijn. Dat mislukte. Hoe kun je trots zijn op een uitvinding die de aarde onleefbaar maakt? Feringa's voorbeeld negeerde dit. Het was een slecht voorbeeld. Typerend: er bestaan geen CO2-neutrale vliegtuigen [6]. Wat dan? Plastic is ook geen goed voorbeeld. Medicijnen [16]: Antibiotica? Vaccinatie? Chemotherapie? Dynamiet? Verbrandingsmotor? Kernenergie? Computer? Internet? Artificial Intelligence? Kankerimmunotherapie? [14]. De meest ongecompliceerde simpele uitvinding allertijden: de stoel? [17]. Geen uitvinding zonder nadelen!
Beter was het geweest als Feringa menselijke uitvindingen had genoemd die géén nadelen hebben. En waar je dus terecht trots op kunt zijn.

Maar dat is nog niet zo eenvoudig! Welke menselijke uitvinding is superieur aan wat er al in de natuur bestaat en heeft geen nadelen of schadelijke effecten?


Terzijde: het is onvergefelijk dat Ben Feringa niet is uitgenodigd voor de Paradisolezingen dit jaar. Ik had graag een populaire lezing van hem bijgewoond waarin hij uitlegt waarom zijn onderzoek een Nobelprijs heeft gekregen. Een Nobelprijswinnaar overslaan! Een Nederlandse Nobelprijswinnaar! Onvergefelijk!

update 29 juni 2021: verschillende verbeteringen. 

 

Vorige blogs over dit onderwerp:



Noten

  1. De uitzending is helaas niet meer terug te vinden en mijn eigen opname is verloren gegaan. Ik geef zijn opmerking bij benadering weer en een aanvulling met wat feitjes.
  2. Er zijn wel een-persoons 'vliegmachines' die uitsluitend met menselijke spierkracht kunnen vliegen, maar die noemt hij niet. 'man powered flight' is mogelijk: Daedalus Maar dat wordt toch niet als technische prestatie gezien, maar als sport met een hulpmiddel zoals fietsen of schansspringen.
  3. Terwijl ik dit schrijf is een Boeing 737 neergestort met 157 mensen aan boord. (NOS, 10 maart 2019). Het toestel was nog maar enkele maanden geleden geleverd aan de luchtvaartmaatschappij. "China houdt Boeing 737 MAX 8-toestellen aan de grond na ramp, TUI vliegt door" (NOS, vandaag). Vliegtuigcrashes zijn dus niet iets uit het verleden. Ze gebeuren nog jaarlijks. NRC: Waarom de Boeings neergingen, 12 april 2019.
  4. Op één punt moet ik toegeven: vooral de grootste vliegtuigen, met name een vliegtuig als de Antonov van 600.000 kg spotten met de zwaartekracht! Het is zeker indrukwekkend dat zoiets kan vliegen. 
  5. Nieuws 10 Mar 2019: 'Turbulence injures 30 on flight from Istanbul to New York'. Een ander probleem is dat de kosmische straling (neutronen, protonen) op vlieghoogte groter is dan op het aardoppervlak (bron). Piloten worden dus aan een hogere dosis straling blootgesteld. [14 maart 2019 ]
  6. Bestaan er duurzame vliegtuigen? Er bestaan al kleine 2-persoons volledig elektrische vliegtuigjes. Maar zijn die op te schalen? En waar ik me al lang over verbaas: in Godsnaam waarom geen zonnepanelen (folie) op dat enorme vleugeloppervlak van die Boeings? Ze vliegen altijd boven de wolken en hebben dus altijd zon! Er zijn vliegtuigen gecrasht doordat de brandstof op was. Echt gebeurd.
  7. College Tour 28 apr 2017. Feringa heeft gewerkt voor Shell vertelt Twan Huys. Zou dat verklaren waarom hij niets geeft om duurzaamheid?
  8. College Tour: "Mensen rijden graag auto en we hebben heel weinig alternatief" [28:50]. Zou dat verklaren waarom hij de elektrische auto 'vergeet'?  Fotosynthese [29:10]: "heel weinig efficiënt, minder dan 1% heb ik begrepen. Wij moeten dat veel beter kunnen". Doe het dan!
  9. Vandaag op NOS: Slecht weer speelt verkeer parten, tientallen vluchten geannuleerd: Op Schiphol heeft de KLM 62 vluchten geannuleerd vanwege de weersomstandigheden.
  10. In het nieuws: "Noorse defensie betaalt flinke compensatie voor lawaai F-35. Na jarenlang geruzie, komt defensie in Noorwegen bewoners bij een vliegbasis tegemoet. De nieuwe JSF-vliegtuigen maken veel meer lawaai dan de bewoners hadden verwacht." (NOS) 13 maart 2019
  11. 18 maart 2019: er verscheen een interessant artikel op Kennislink: Twee crashes van de Boeing 737 MAX, toeval of niet? hieruit blijkt: dat er gemiddeld 4,5 keer per jaar een grote ramp gebeurd met een passagiersvliegtuig. Schatting: in totaal vliegen er 20.000 grote passagiersvliegtuigen op aarde rond! Iets om trots op te zijn?
  12. Harry merkt terecht op dat een vliegtuig kunnen bouwen nu juist niet zo'n goed voorbeeld is. Beter: een man op de maan zetten? Helaas zijn er 18 bemanningsleden omgekomen tijdens een ruimtemissie (wiki). [15]. Overigens: een eerlijke vergelijking menselijke uitvinding en evolutie zou ook alle lichamelijke gebreken van het menselijk lichaam moeten meenemen. De natuur is ook niet perfect! Ieder organisme heeft te maken met evolutionaire trade-offs. 22 maart 2019 / 31 maart 2019
  13. In de krant: "Om te voorkomen dat het vliegtuig in uitzonderlijke situaties te veel achterover helt en vervolgens uit de lucht valt, is er in het vliegtuig een veiligheidssysteem, genaamd MCAS, ingebouwd dat er voor zorgt dat de neus van het vliegtuig naar beneden wordt geduwd." Daarbij gebruikt het een sensor die -opmerkelijk genoeg- enkelvoudig was uitgevoerd. Die sensor ging kapot. Bovendien waren de bouwers zo overtuigd van de onfeilbaarheid van hun systeem dat ze handmatig ingrijpen door de piloot hadden bemoeilijkt of zelfs uitgeschakeld! Het bestaan van MCAS stond niet in de handleiding. Conclusie: een vliegtuig is niet inherent stabiel. [ 24 maart 2019 ] Ook omdat de vleugels niet draaibaar zijn –zoals bij vogels–, blijft een vliegtuig alleen in de lucht als het –binnen een bepaalde hellingshoek– een horizontale positie aanhoudt. De lift die vleugels geven werkt het beste als ze horizontaal staan. zie: Anti-Stall Systems [ 4 april 2019 ]
  14. Kankerimmunotherapie waar ik eerder over geblogd heb, leek in sommige patiënten een wondermiddel, maar nu zijn er berichten dat in sommige patienten de tumorgroei juist explosief toeneemt. ('Cancer immunotherapy may have a dark side', Science, 29 Mar 2019)
  15. Ruimteafval (space debris) vormt een toenemend gevaar voor de bemande ruimtevaart en communicatiesatelieten. Niemand voelt zich verantwoordelijk om die zooi op te ruimen! Knap hè, die ingenieurs! [1 april 2019 ]
  16. Zelfs als geneesmiddelen werken, dan heb je nog het tamelijk onbeheersbare probleem van 140.000 kilo medicijnresten per jaar in ons water. Te duur en technisch te moeilijk om te zuiveren. (nrc) [1 april 2019 ]
  17. De stoel: dat is een uitvinding zonder nadelen? Zitten is het nieuwe roken. We bewegen te weinig. [2 april 2019
  18. Een klein 15 gram wegend Noord-Amerikaans insecten-etend zangvogeltje zwartkopzanger migreert ieder seizoen tweemaal 2500 km. Een Boeing kan dus verder, maar als je het aantal gevlogen km per lichaamsgewicht uitrekent dan winnen vogels het: 210–280 km/gram. Een Boeing haalt 13.000 km met een gewicht van 170.000 kg, dat is 0,076 km/kg of 0.0000764 km/gram. Een vogel is dus 1000x efficiënter! en wint het dus glansrijk! Dat ik daar niet eerder aan gedacht heb! En dat maakt een Boeing tot een hopeloos lompe en domme machine. [ 11 april 2019 ] Is in tekst opgenomen 17 okt 19.
  19. Boeing 737 passagiersvliegtuig belandt bij in landing in rivier, nos 4 mei 2019
  20. Dodental door brand in vliegtuig Moskou loopt op naar 41, nrc 5 mei 2019. Aeroflot schrijft dat de motoren van het toestel in brand waren gevlogen. Een volledige lijst  van alle vliegtuigenongelukken (wiki).
  21. Behalve het hoge startgewicht, is er het bijkomende probleem dat wanneer een vliegtuig vlak na de start een noodlanding moet maken, het eerst veel brandstof moet lozen omdat het simpel te zwaar is en door de wielen zou zakken Vliegtuig in nood dumpt brandstof boven scholen VS, NOS, 15 jan 2020 
  22. KLM schrapt 40 vluchten, NOS 8 Feb 2020 
  23. Er zijn uitzonderingen die zowel verticaal als horizontaal kunnen vliegen: de helikopter en de Bell Boeing V-22 Osprey, maar die kunnen dan weer geen 500 mensen vervoeren of lange afstanden vliegen. Maar zie: Helicopter crash caught on camera.
  24. Een passagiersvliegtuig is gecrashd door een laagje van 2,5 cm helder ijs op de vleugels dat vervolgens in de motoren terechtkwamen en die vervolgens uitvielen. youtube: Pilot Betrayed | Terrifying Moments as Both Engines Failed After Takeoff | SAS Flight 751
  25. De start- en landingsbaan van Lelystad Airport is verlengd van 1250 meter naar 2,7 kilometer. NOS 16 sep 2020
  26. Boeing 737 Shoved Into a Black Hole,  28 okt 2020
  27. Crashing Inverted Into the Atlantic Ocean Just After Takeoff, youtube 2 April 2020. oorzaak: wespen hadden genesteld in de buisjes toen het vliegtuig 20 dagen stilstond. 11 nov 2020
  28. The record-setting flight of a bat that weighs less than a toothbrush, Nature. 12 Nov 2020 
  29. All Engines Shut Down in Mid-Flight | Falling Fast into the Mediterranean Sea, youtube. 31 dec 2020. United Airlines Flight 173 (28 Dec 1978) 11 Jan 2021.
  30. De Bijlmerramp (wikipdia) 2 Jan 2021
  31. Succesvolle eerste vlucht voor de TU Delft Flying-V, 1 sep 2020 
  32. Elektrisch vliegtuig zuiniger dan auto. 27 jun 2021

03 March 2019

CRISPR-CAS is veilig en betrouwbaar volgens Prof. John van der Oost in Paradiso lezing 17 feb 2019

laatste update: 3 Sep 2020

Op 17 feb 2019 hield Prof. John van der Oost (Wageningen) de Paradiso lezing over CRISPR-CAS, een populaire wordende DNA editing techniek. Ik kan hier onmogelijk de techniek en de precieze rol die van der Oost heeft gespeeld in de ontdekking van CRISPR-CAS samenvatten en wil me hier beperken tot de voor- en nadelen van de techniek. Deze lezing werd gevolgd door een discussie uurtje. Hierbij sloeg de sfeer om van wat-is-de-wetenschap-toch-mooi naar wat-is-de-wetenschap-toch-gevaarlijk. Een opvallende tegenstelling met de lezing van prof. Hoeijmakers [3], waarbij de wetenschap vooral een heldenrol vervulde. Dat kwam vooral door een paar kritische vragen in het vragenuurtje. Jammer. Het probleem in de zaal was vooral de betrouwbaarheid en veiligheid van CRISPR-CAS en een openlijk uitgesproken wantrouwen. Dat gold natuurlijk niet voor iedereen, maar de sfeer was omgeslagen.

Het standpunt van prof. van der Oost is dat in Europa ten onrechte zeer strenge regels gelden voor voedselplanten (hij werkt in Wageningen) die door CRISPR gemodificeerd zijn, terwijl die regels niet gelden voor plant varianten die gemaakt zijn door chemicaliën of straling, omdat die al langere tijd zonder problemen worden gebruikt. Hij merkt op dat in Amerika en Japan planten met kleine CRISPR modificaties niet onder strenge GGO regels vallen. Hij vindt dat CRISPR modificaties zeker zo veilig zijn als huidige methoden. [5]

klassieke versus CRISPR modificatie van de tomaat
John van der Oost, Paradiso 17 feb 2019

Hij ondersteunt dat met een onderzoek aan de tomaat. Er zijn in de moderne tomaat in de loop der jaren zo'n 15 miljoen baseparen gewijzigd ten opzichte van wilde tomaat. En met CRISPR zijn er slechts 30 baseparen gewijzigd. Dat is een enorm verschil. En daar heeft hij een belangrijk punt. Dat zet de zaken in perspectief. Uit de zaal kwam echter de opmerking dat het vooral gaat om wat voor soort mutaties er op treden, en niet alleen het aantal. Inderdaad, het is niet te ontkennen dat er nog zeer weinig ervaring is opgedaan met de CRISPR techniek. Maar hoe krijg je jarenlange ervaring als je het niet mag gebruiken?

Er heerste wantrouwen in de zaal. Achteraf had Prof. van der Oost meer aandacht aan nadelen van CRISPR moeten geven. Hij had alle feiten moeten geven over de neveneffecten van CRISPR. Hoe vaak brengt de CRISPR techniek onbedoelde wijzigingen elders in het DNA aan (zgn. off-target modifications)? Gewoon uitputtend alle feiten geven. Iemand die dat doet ben ik geneigd te vertrouwen. Want die houdt niets achter. Geruststellende woorden in de trant van 'er is geen gevaar voor de volksgezondheid'  hebben een averechts effect.

Die neven-effecten zijn wel bekend in de literatuur. In Science las ik het artikel:
CRISPR offshoot still makes mistakes editing DNA, raising concerns about its medical use. Het gaat hierbij om medische toepassingen en de auteurs maken zich bezorgd over collateral damage. De techniek veroorzaakte een onverwacht groot aantal onbedoelde mutaties elders in het genoom van rijst en de muis [1].
Ondertussen is er een betere methode ontwikkeld [6]. Dit bewijst dat CRISPR–Cas9 fouten maakt. In 2018 had Nature al gewaarschuwd voor ongewenste deleties in het DNA door de CRISPR–Cas9 techniek [7].

Als prof. van der Oost meer tijd had besteed aan dit soort feiten in plaats van aan zeer technische details van CRISPR in bacteriën, dan had ik meer vertrouwen gehad in zijn oordeel over potentiële gevaren. Hij bereikt hierdoor bij mij het tegenovergestelde van wat hij graag zou willen [2], [4]. 
Tenslotte: ik vond het zeker geen mislukte lezing, ik heb er veel van geleerd.


Bronnen


Vorige blogs over dit onderwerp:

 

Postscript 9 mei 2019

In Nature 9 mei 2019  staat een kort bericht: "Compound stops CRISPR enzyme running amok. A small molecule is identified that puts the brakes on the Cas9 enzyme."
"But the system can also make unwanted alterations, particularly if the Cas9 enzyme — which binds to and cuts DNA — remains active for long periods of time."

De onderzoekers proberen dus tegen te gaan dat CRISPR-cas9 ongewenste mutaties aanbrengt. Kennelijk zijn ongewenste veranderingen een probleem. Anders ga je geen 10.000 verbindingen testen om het probleem te verhelpen. 

John van der Oost kende dit onderzoek toen nog niet (neem ik aan), maar het toont eens te meer aan dat hij ons niet eerlijk en volledig heeft voorgelicht over CRISPR-cas9. Hij moet toen wel geweten hebben dat CRISPR-cas9 ernstige tekortkomingen heeft. Dat is alweer niet goed voor het vertrouwen in wetenschappers betrokken bij CRISPR-cas9.



Postscript 15 nov 2019


Nature schrijft over gene editing: "But a seemingly fundamental limit to the efficiency and precision of gene editing was reached, owing to the tools' reliance on complex and competing cellular processes." [8]
Dit heeft Prof. John van der Oost niet verteld! Dit kon hij toen misschien niet weten, maar het onthuld wel dat zijn positieve oordeel over de betrouwbaarheid van CRISPR-CAS veel te voorbarig was. Hij was onkritisch.
De nieuwe techniek heet: Prime editing. Maar ook deze techniek is niet perfect: "Imperfect edits were almost entirely avoided."; "For medical applications, however, these issues present a much greater challenge — imperfect DNA edits are unacceptable."

In Science 15 nov 2019 verscheen een commentaar van Jennifer Doudna over CRISPR-Cas9. Alleen al de wereldwijde verontwaardiging over het editen van het genoom van twee menselijke embryo's met CRISPR-Cas9, maakt duidelijk dat CRISPR-Cas9 niet veilig is. Anders zou het niet zo controversieel zijn.

Postscript 15 Jan 2020

Nature [9]: Er zijn anti-CRISPR eiwitten ontdekt die de activiteit van het CRISPR systeem kunnen stoppen. En dit is belangrijk om 'off-target' effects te reduceren. Want hoe langer het CRISPR systeem actief is hoe groter de ' off-target’ effects. "We're going to make gene editing more efficient and safer" zegt een gen-tech bedrijf.
Jennifer Doudna: We need to be able to really control these editors so we make sure that you get the change you want and nothing else.

Kennelijk was het niet veilig genoeg!

Postscript 6 feb 2020

"But CRISPR editing — at least as a therapeutic technique in people — has turned out to be more difficult than initially thought. Researchers have documented ways that Cas9, one of the enzymes used in CRISPR gene editing, could trigger immune responses, or cause accidental changes to the genome that would be permanent." [10]
De oorzaak van de immuun respons is dat Cas9 van bacteria afkomstig is.
Dat CRISPR-CAS9 immuun response kan veroorzaken had ik nog niet eerder vermeldt in dit blog.
In Science van 7 Feb 2020 staat een artikel 'Cutting-edge CRISPR gene editing appears safe in three cancer patients'. Daarin worden 3 kankerpatienten beschreven die een gecombineerde CRISPR-CAS plus T-cell therapy kregen. CRISPR-CAS werd op de T cellen van de patienten buiten het lichaam toegepast. De eventuele off-target mutaties van CRISP-CAS blijven zodoende beperkt tot die T-celen. [11]

Postscript 10 feb 2020

In Nature 10 feb 2020 wordt het CRISPR–Cas9 systeem 'error-prone' (fout-gevoelig) genoemd! Een verbetering is 'base editing' waarbij 1 letter veranderd wordt in een andere. Deze methode maakt nog steeds fouten, maar minder. De methode wordt 'super-precise'  genoemd. Zo kan bijvoorbeeld C in een T veranderd worden [12]. Het lijkt mij voorbarig om deze techniek 'super-precies' te noemen.

Postscript 12 maart 2020

Voor het eerst is CRISPR–Cas9 rechtstreeks toegepast in het menselijke lichaam. Bij een persoon met een zeldzame erfelijke oogziekte die blindheid veroorzaakt werd CRISPR–Cas9 dat ingebouwd was in een virus geïnjecteerd  in het oog. De bedoeling is een mutatie in het genCEP290 te corrigeren. Resultaten zijn nog niet bekend. In het artikel wordt niets gezegd over toestemming van betreffende autoriteiten. [13]


Postscript 25 juni 2020

Door gebruik te maken van nieuwe methodes zijn nu ook grote off-target wijzigingen dichtbij de target gevonden bij toepassing van CRISPR-CAS9 in menselijke embryos. 
Bron: CRISPR Gene Editing in Human Embryos Wreaks Chromosome Mayhem. - Three studies showing large DNA deletions and reshuffling heighten safety concerns about heritable genome editing, Heidi Ledford, Nature magazine on June 25, 2020


Postscript 9 juli 2020


En passant wordt off-target editing als bekende nadeel van CRISPR-Cas9 genoemd: "Although his team’s initial studies found few off-target DNA changes — a common problem in CRISPR–Cas9 gene-editing — more studies in different cell types are needed, he says." Nature 9 Jul 2020


Postscript 11 juli 2020

John van der Oost werd gevraagd om een reactie over een CRISPR-CAS behandeling van thalassemie en sikkelcelziekte patiënten:
"Dat de behandeling van de cellen buiten het lichaam plaatsvindt, is een groot voordeel volgens John van der Oost, microbioloog aan Wageningen University & Research. Hij is niet betrokken bij het onderzoek, maar wel pionier in CRISPR-Cas. "Omdat de wetenschappers aanpassingen in het laboratorium maken, kunnen ze na de CRISPR-Cas behandeling het DNA van de stamcellen van begin tot eind ‘nalezen’ en controleren of het moleculaire gereedschap de juiste aanpassingen gemaakt heeft. "Artsen plaatsen dan alleen die stamcellen terug in de patiënt waarvan het DNA de beoogde aanpassingen heeft en de rest van het DNA onveranderd is. “Op die manier kan zo’n gentherapie foutloos uitgevoerd worden”, aldus Van der Oost."  bron
Het is dus kennelijk nodig om het resultaat te controleren. Als er geen off-target wijzigingen zouden zijn, was dat controleren niet nodig. Waarschijnlijk is hij tegen een CRISPR-CAS behandeling in het lichaam van de patient.


Postscript 3 Sep 2020


‘CRISPR babies’ are still too risky, says influential panel
"The report points out that the technique has not yet been proved safe and effective. Many of those concerns are based on the pitfalls of genome-editing technologies such as CRISPR–Cas9. Even though these techniques offer a fairly precise way to edit the genome, they have been shown to generate some unwanted changes to genes, and can produce a range of different outcomes even among cells within the same embryo." Nature 3 Sep 2020


Noten

  1. “We were so surprised, and worried we had to be really, really careful with our results because the whole world will be looking closely,” Gao says. “Fortunately, the other group worked with the mouse and made a very similar observation, and their system, to be honest, is even better than ours.” ... "Some of the mutations occurred in genomic regions that play a role in cancer." Science 28 Feb 2019.
  2. U kunt hem ook zien in de tweede helft van het DWDD college o.l.v. Robbert Dijkgraaf 9 januari 2019. Ook daar klaagt hij over de strenge wetgeving in Europa die CRISPR onderzoek bijna onmogelijk maakt.
  3. Paradiso lectures 2019. Jan Hoeijmakers: Emma is the first DNA repair syndrome patient who benefits from basic research, blog 4 Feb 2019
  4. Het blijkt dat je ook niet-permanente wijzigingen in het DNA kan aanbrengen d.m.v. nanobuisjes, omdat het DNA niet in het genoom van planten wordt opgenomen. Dat is misschien een methode om de te strenge regelgeving te omzeilen? zie hier
  5. Ik vraag me nu af, of hij een voorstander is van CRISPR modificatie van menselijke embyro's. Als de methode veilig en betrouwbaar is, waarom dan niet voor mensen gebruiken? [7 maart 2019]
  6. CRISPR–Cas9 gene-editing: "it’s still somewhat clunky and prone to errors and unintended effects." quote from: 'Super-precise new CRISPR tool could tackle a plethora of genetic diseases', Nature 21 Oct 2019.
  7. CRISPR gene editing produces unwanted DNA deletions, Nature, 16 july 2018 
  8. Randall J. Platt (2019) CRISPR tool modifies genes precisely by copying RNA into the genome, Nature News and Views, 11 Nov 2019.  ... "For decades, the potential of genome editing has been constrained by the difficulty of making precise modifications, and so applications have focused heavily on situations in which imperfect DNA edits are useful."
  9. The kill-switch for CRISPR that could make gene-editing safer, Nature News 15 january 2020.
  10. Sara Reardon (2020) Step aside CRISPR, RNA editing is taking off, Nature News 4 Feb 2020 
  11. Jennifer Couzin-Frankel (2020), 'Cutting-edge CRISPR gene editing appears safe in three cancer patients', Science, Feb. 6, 2020
  12. Super-precise CRISPR tool enhanced by enzyme engineering.  (gratis)
  13. CRISPR treatment inserted directly into the body for first time, Nature, 5 maart 2020 (gratis)