Je leest:

Geleerd van de natuur

Geleerd van de natuur

Octrooien in de biotechnologie

Auteur: | 1 oktober 2001

De opkomst van de DNA technologie was een enorme stimulans voor moderne biotechnologie, ook in Nederland. Nieuwe kennis leidde tot de aanvraag van octrooien en de oprichting van nieuwe bedrijven.

Eiwitten bepalen het leven. Voor de aanmaak van elk eiwit in de cel is in het erfelijk materiaal, het DNA, een gebiedje aanwezig, dat we een gen noemen. Recent zijn alle genen van de mens en van een aantal andere organismen ontcijferd. Voor diverse ziekten was door familieonderzoek al bekend dat ze een genetische oorsprong hebben.

Medium

Gentherapie

Dankzij de DNA-technologie is het haalbaar een afwijkend gen te identificeren, te isoleren en in micro-organismen binnen te brengen. De genetisch gemodificeerde micro-organismen (GMO’s) kunnen daarna tot productie van het bijbehorende eiwit worden aangezet. Duizenden verbindingen kunnen worden gescreend of ze in aanmerking komen als medicijn tegen de betreffende afwijking. Deze benadering staat echter nog in zijn kinderschoenen.

Ook normale eiwitten als insuline en groeihormoon worden gebruikt om niet goed functionerende eiwitten in het lichaam aan te vullen. Door genetic engineering van micro-organismen verkregen insuline en groeihormoon worden zo al geruime tijd gebruikt. Op vergelijkbare wijze zijn ook enzymen voor industriële toepassingen vervaardigd.

Het is ook mogelijk om niet het eiwit maar het bijbehorende normale gen in zieke cellen van het lichaam in te voeren. Het gen is dan het medicijn en de genetisch gemodificeerde cel moet zelf het goede eiwit aanmaken. Deze benadering wordt de somatische of lichaamscel gentherapie genoemd. Het kan niet leiden tot het overbrengen van toegevoegde genen naar het nageslacht (kiembaan-gentherapie). Recent is met gentherapie in Frankrijk succes geboekt voor een zeer ernstige afwijking in het immuunsysteem van pasgeboren kinderen.

De opkomst van de recombinant-DNAtechnologie (rond 1980, fig. 2) is een enorme stimulans geweest voor moderne biotechnologie, ook in Nederland. Drie van de vijf hieronder besproken Nederlandse octrooiaanvragen hebben aan de basis gestaan van nieuwe Nederlandse biotechnologiebedrijven, Mogen Int.(nu Syngenta), Introgene (nu Crucell) en Isotis.

DNA in planten

Het eerste octrooi is gebaseerd op het gegeven dat de grondbacterie Agrobacterium bij aanhechting aan een plantencel een specifiek stuk DNA overdraagt (fig. 1a). Dit zogenaamde T-DNA wordt in het plantengenoom ingebouwd. In de bacterie is het T-DNA onderdeel van een groot cirkelvormig stuk DNA, een plasmide. In een ander deel, het virulentie of Vir-gebied, zijn genen aanwezig voor het overdrachtsmechanisme van TDNA. Om één of meerdere gewenste genen in het T-DNA in te bouwen is het zeer grote plasmide volstrekt onhandelbaar. Het bleek mogelijk het grote plasmide te vervangen door een plasmide met het Vir-gebied en een klein, handelbaar plasmide (de T-DNA vector) waarin de gewenste genen kunnen worden ingebouwd. Tezamen vormen de twee plasmiden het ‘Binaire Vector Systeem’ (fig. 1b) dat wereldwijd wordt gebruikt voor de genetische modificatie van planten.

Figuur 1. Links: Genetische modificatie in de natuur. Normale cellen van een plant worden door inbouw van T-DNA uit Agrobacterium tumefaciens veranderd in tumorcellen. Het T-DNA wordt overgeschreven in boodschapper RNA’s (mRNA’s) waarop een aantal eiwitten worden gesynthetiseerd die een tumor veroorzaken. Het T-DNA is een onderdeel van een zeer groot Ti (tumor inducerend) plasmide dat ook een Vir-gebied draagt met genen voor de overdracht van T-DNA. Rechts: Het “Binaire Vector Systeem”. Agrobacterium met twee plasmiden. Eén plasmide met het Vir-gebied en een handelbare, kleine T-DNA vector. Deze T-DNA vector is in tegenstelling tot het grote Ti-plasmide geschikt voor recombinant-DNA werkzaamheden. Het T-DNA bevat geen tumorgenen meer. In plaats van de bacteriële genen is een gewenst gen ingebouwd voor resistentie tegen bijvoorbeeld een ziekte of plaag. Bron: R. Schilperoort.

Fytase

Het tweede octrooi heeft een duidelijke milieutechnische meerwaarde. Het betreft hier in feite meerdere octrooien. Het basisoctrooi beschrijft de productie van het enzym fytase door genetisch gemodificeerde micro-organismen met het gen phyA. Fytase maakt fosfaat vrij uit fytaat (inositol hexafosfaat) dat in plantenzaden zit. Door fytase te mengen met plantenzaden in het voer voor varkens en kippen komt in de maag van deze dieren voldoende fosfaat uit fytaat vrij voor hun groei. Hierdoor is het niet meer nodig extra fosfaat aan het voer toe te voegen, waardoor vervuiling van het oppervlaktewater kan worden voorkomen.

Figuur 2. Ontwikkeling octrooiaanvragen voor verschillende sectoren.

Vaccins

Wordt bij mens of dier een geïnactiveerd virus als vaccin ingespoten dan ontstaan er antilichamen, die het lichaam tegen infectie met het ziekteverwekkende virus beschermen. Een methode voor het verkrijgen van veilige dierlijke vaccins staat beschreven in het derde octrooi. Het is gebaseerd op het gebruik van het Pseudo-rabies virus (PRV) met een afwijking (mutatie) in het gen voor een eiwit (gp50) dat aanwezig is in de eiwitmantel. Elk virus heeft een eiwitmantel die zijn erfelijk materiaal omgeeft. Door de via de recombinant- DNA techniek aangebrachte mutatie in het gen voor het gp50 eiwit is het virus niet meer infectueus en kan als veilig vaccin worden gebruikt. De mutatie kan ook worden aangebracht door het inbouwen van een gen voor een manteleiwit, dat antilichamen oproept, van een ander virus. Op deze wijze worden door Intervet (Akzo-Nobel) veilige vaccins tegen diverse dierziekten gemaakt.

Adenovirus

Het vierde octrooi beschrijft een proces om gentherapie bij de mens te kunnen verrichten. Het is gebaseerd op het gebruik van het adenovirus (een verkoudheidsvirus) dat menselijke cellen binnendringt en voorzien is van recombinant-DNA, waarbij de kans op de vorming van replicerende, ziekteverwekkende virussen wordt uitgesloten. De uitvinding betreft een nieuwe humane cellijn en bijpassende virusvectoren.

Figuur 3. Een Nederlandse biotechnologische uitvinding maakt het mogelijk om botweefsel buiten het lichaam te kweken. Bron: Bildarchiv Michler/B en U, Diemen

Botcellen

Het vijfde en laatste octrooi betreft het buiten het lichaam kweken van patiënteigen botcellen op een stukje biologisch afbreekbaar polymeer of keramiek. Het stukje kan vervolgens als implantaat worden ingebracht bij de patiënt. Op het implantaat vormt zich nieuw weefsel. Het dragermateriaal wordt in de loop van de tijd afgebroken.

Zie ook:

Literatuur:

Vijf belangrijke Nederlandse biotechnologieoctrooien

  • Process for the incorporation of foreign DNA into the genome of dicotyledonous plants. Robbert A. Schilperoort, Andreas Hoekema, Paul J.J.Hooykaas Ingediend: 24 februari 1983, US Patent 4.940.838, EP Patent 0176112
  • Cloning and expression of microbial phytase. Robert F.M. Van Gorcom, Willem van Hartingsveldt, Peter A. van Paridon, Annemarie E. Veenstra, Rudolf G.M. Luiten, Gerardus C.M. Selten. Ingediend: 27 september 1990, EP 0420358B1
  • Vaccines against Aujeszky’s disease and other animal diseases containing Pseudorabies virus mutants. Bernardus P.H. Peeters, Jan M.A. Pol, Arnold L.J. Gielkens, Robertus J.M. Moormann. Ingediend: 08 juli 1993, EP 0654086B1
  • Packaging systems for human recombinant adenovirus to be used in gene therapy. Frits J. Fallaux, Robert C. Hoeben, Alex J. van der Eb, Abraham Bout, Domenico Valerio. Ingediend: 15 juni 1995, US Patent 5.994.128
  • Method for in vitro production of bone. Clemens A. van Blitterswijk, Joost D. de Bruijn, Yvonne P. Bovell. Ingediend 3 maart 1997, US Patent 6.152.964
Dijken
KNAW

Dit artikel is afkomstig uit het boek Chemie achter de dijken, een gezamenlijke uitgave van de Koninklijke Nederlandse Akademie van Wetenschappen (KNAW) en de Koninklijke Nederlandse Chemische Vereniging (KNCV). Het werd in 2001 uitgegeven ter herdenking van het feit dat de Nederlander Jacobus Henricus Van ‘t Hoff honderd jaar eerder in 1901 de allereerste Nobelprijs voor de scheikunde won. Chemie achter de dijken belicht Nederlandse uitvindingen en ontdekkingen op chemisch gebied sinds 1901. In zo’n zeventig bijdragen (voor het overgrote deel opgenomen in Kennislink) wordt de betekenis van de Nederlandse chemie duidelijk voor ontwikkelingen op het gebied van de gezondheidszorg (bijvoorbeeld de kunstnier), de voedingsmiddelenindustrie (onder andere zoetstoffen), de kledingindustrie (bijvoorbeeld ademende regenkleding) of de elektronica (zoals herschrijfbare CD’s).

Dit artikel is een publicatie van KNAW/KNCV.
© KNAW/KNCV, alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 01 oktober 2001

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.