UNDERSTANDING GENE EDITING WITH COMIC BOOK FIGURES

Humanity is currently facing a huge challenge imposed by the Coronavirus. Borders are being shut down, planes grounded, and factories closed. At the same time, scientists and public health professionals are working on tests, treatments, and vaccines to soon provide a medical response. Coping with corona might be one of the largest tests humans have faced in the past decades but it won’t be the last virus we need to defeat. It is time to embrace bioscience and allow more research and applications of genetic alteration methods.

For the layman, all this technobabble about mutagenesis and genetic engineering is difficult to comprehend and it took me personally a good amount of reading to start grasping what different methods exist and how these can massively improve our quality of life.

Let’s first look at the four most common ways to alter the genes of a plant or animal:

Dr. Xaver – Mutations per se just happen regularly in nature – This is how some amino acids ended up being humans a billion years later. Biological evolution can only happen thanks to mutations. Mutations in nature happen randomly or are caused by exogenous factors such as radiation (e.g. sun). For the comic book readers among us, X-men have mutations that (in most cases) occurred randomly.

The Hulk – Mutation through exposure (mutagens): One of the most common ways to manipulate seeds is exposing them to radiation and hoping for positive mutations (e.g. higher pest resistance). This method is very common since the 1950s and a very inaccurate shotgun approach aiming to make crops more resistant or palatable. It requires thousands of attempts to get a positive result. This method is widely used and legal in nearly every country. In our comic book universe, the Hulk is a good example of mutations caused by radiation.

Spiderman – Genetically Modified Organisms (transgenic GMO): This often-feared procedure of creating GMOs is based on inserting the genes of one species into the genes of another. In most cases, GMO crops have been injected with a protein of another plant or bacteria that makes the crop grow faster or be more resistant towards certain diseases. Other examples can be seen in crossing salmon with tilapia fish which makes the salmon grow twice as fast. Spiderman being bitten by a spider and suddenly being able to climb skyscrapers due to his enhanced spider-human (transgenic) DNA is an example from the comicverse.

GATTACA/Wrath of Khan – Gene Editing (the scissors): The latest and most precise way of altering an organism’s genes is so-called Gene Editing. In contrast to traditional GMOs, genes are not being implanted from another organism but changed within the organism due to a precise method of either deactivating certain genes or adding them.

This can be even done in grown humans that are alive, which is a blessing for everyone who suffers from genetic disorders. We are able to “repair” genes in live organisms. Gene editing is also thousands of times more accurate than just bombarding seeds with radiation. Some applied examples are deactivating the gene responsible for generating gluten in wheat: The result is gluten-free wheat. There are several methods that achieve this. One of the most popular ones these days is the so-called CRISPR Cas-9. These ‘scissors’ are usually reprogrammed bacteria that transmit the new gene information or deactivate defunct or unwanted genes. Many science fiction novels and movies show a future in which we can deactivate genetic defects and cure humans from terrible diseases. Some examples of stories in which CRISPR-like techniques have been used are movies such as GATTACA, Star Trek’s Wrath of Khan, or the Expanse series in which gene editing plays a crucial role in growing crops in space.

WHAT DOES THIS HAVE TO DO WITH THE CORONAVIRUS?

Synthetic biologists have started using CRISPR to synthetically create parts of the coronavirus in an attempt to launch a vaccine against this lung disease and be able to mass-produce it very quickly. In combination with computer simulations and artificial intelligence, the best design for such a vaccine is calculated on a computer and then synthetically created. This speeds up vaccine development and cuts it from years to merely months. Regulators and approval bodies have shown that in times of crisis they can also rapidly approve new testing and vaccination procedures which usually require years of back and forth with agencies such as the FDA?

CRISPR also allows the ‘search’ for specific genes, also genes of a virus. This helped researchers to build fast and simple testing procedures to test patients for corona.

In the long term, gene editing might allow us to increase the immunity of humans by altering our genes and making us more resistant to viruses and bacteria.

THIS WON’T BE THE LAST CRISIS

While the coronavirus seems to really test our modern society, we also need to be aware that this won’t be the last pathogen that has the potential to kill millions. If we are unlucky, corona might mutate quickly and become harder to fight. The next dangerous virus, fungus, or bacteria is probably around the corner. Hence we need to embrace the latest inventions of biotechnology and not block genetic research and the deployment of its findings.

Right now a lot of red tape and even outright bans are standing between lifesaving innovations such as CRISPR and patients around the world. We need to rethink our hostility towards genetic engineering and embrace it. To be frank: We are in a constant struggle to fight newly occurring diseases and need to be able to deploy state of the art human answers to this.

The Consumer Choice Center is the consumer advocacy group supporting lifestyle freedom, innovation, privacy, science, and consumer choice. The main policy areas we focus on are digital, mobility, lifestyle & consumer goods, and health & science.

The CCC represents consumers in over 100 countries across the globe. We closely monitor regulatory trends in Ottawa, Washington, Brussels, Geneva and other hotspots of regulation and inform and activate consumers to fight for #ConsumerChoice. Learn more at consumerchoicecenter.org

Die Menschheit steht derzeit vor einer großen Herausforderung durch das Coronavirus. Die Grenzen werden geschlossen, Flugzeuge am Boden gehalten und Fabriken geschlossen. Gleichzeitig arbeiten Wissenschaftler und Fachleute des Gesundheitswesens an Tests, Behandlungen und Impfstoffen, um bald eine medizinische Reaktion zu ermöglichen. Die Bewältigung des Coronavirus könnte einer der größten Prüfungen sein, denen die Menschen in den letzten Jahrzehnten ausgesetzt waren, aber es wird nicht das letzte Virus sein, das wir besiegen müssen. Es ist an der Zeit, Biotechnologie einen höheren Stellenwert einzuräumen und mehr Forschung und Anwendungen von Methoden zur genetischen Veränderung zuzulassen.

Für den Laien ist dieses ganze Technik-Geschwätz über Mutagenese und Gentechnik schwer verständlich, und es hat mich persönlich eine gute Menge an Lektüre gekostet, um zu begreifen, welche verschiedenen Methoden es gibt und wie diese unsere Lebensqualität massiv verbessern können.

Betrachten wir zunächst die vier häufigsten Methoden, um die Gene einer Pflanze oder eines Tieres zu verändern:

Dr. Xaver – Mutationen an sich kommen in der Natur einfach regelmäßig vor

So ist aus einigen Aminosäuren eine Milliarde Jahre später zum Menschen geworden. Biologische Evolution kann nur dank Mutationen stattfinden. Mutationen in der Natur geschehen zufällig oder werden durch exogene Faktoren wie Strahlung (z.B. Sonne) verursacht. Für die Comic-Leser unter uns haben X-Männer Mutationen, die (in den meisten Fällen) zufällig auftreten.

The Hulk – Mutation durch Exposition (Mutagene)

Eine der häufigsten Arten, Samen zu manipulieren, ist, sie Strahlung auszusetzen und auf positive Mutationen zu hoffen (z.B. höhere Schädlingsresistenz). Diese Methode ist seit den 1950er Jahren sehr verbreitet und ein sehr unpräziser Schrotflintenansatz, der darauf abzielt, Pflanzen widerstandsfähiger oder schmackhafter zu machen. Sie erfordert Tausende von Versuchen, um ein positives Ergebnis zu erzielen. Diese Methode ist weit verbreitet und in fast jedem Land legal. In unserem Comic-Universum ist der Hulk ein gutes Beispiel für durch Strahlung verursachte Mutationen.

Spiderman – Genetisch veränderte Organismen (transgene GVOs)

Dieses oft gefürchtete Verfahren zur Herstellung von GVO basiert auf der Einfügung der Gene einer Art in die Gene einer anderen Spezies. In den meisten Fällen wurde den GVO-Kulturen ein Protein einer anderen Pflanze oder eines Bakteriums injiziert, das die Kulturpflanze schneller wachsen lässt oder sie widerstandsfähiger gegen bestimmte Krankheiten macht. Andere Beispiele sind die Kreuzung von Lachs mit Tilapia-Fischen, die den Lachs doppelt so schnell wachsen lässt. Spiderman, der von einer Spinne gebissen wird und plötzlich in der Lage ist, auf Wolkenkratzer zu klettern, weil er eine verbesserte spinnenmenschliche (transgene) DNA besitzt, ist ein Beispiel aus dem Comicverse.

GATTACA/Der Zorn des Khan – Gen-Editierung (die Schere)

Die neueste und präziseste Art, die Gene eines Organismus zu verändern, ist das sogenannte Gene Editing. Im Gegensatz zu den traditionellen GVO werden dabei keine Gene aus einem anderen Organismus implantiert, sondern durch eine präzise Methode, bei der bestimmte Gene entweder deaktiviert oder hinzugefügt werden, innerhalb des Organismus verändert.

Dies kann sogar bei erwachsenen, lebenden Menschen geschehen, was für alle, die an genetischen Störungen leiden, ein Segen ist. Wir sind in der Lage, Gene in lebenden Organismen zu „reparieren“. Die Bearbeitung von Genen ist auch tausendmal genauer als das bloße Beschießen von Samen mit Strahlung. Ein angewandtes Beispiel ist die Deaktivierung des Gens, das für die Erzeugung von Gluten im Weizen verantwortlich ist: Das Ergebnis ist glutenfreier Weizen. Es gibt mehrere Methoden, die dies erreichen. Eine der populärsten ist heutzutage das sogenannte CRISPR Cas-9. Diese „Scheren“ sind normalerweise umprogrammierte Bakterien, die die neue Geninformation übertragen oder defekte oder unerwünschte Gene deaktivieren. Viele Science-Fiction-Romane und -Filme zeigen eine Zukunft, in der wir Gendefekte deaktivieren und Menschen von schrecklichen Krankheiten heilen können. Einige Beispiele für Geschichten, in denen CRISPR-ähnliche Techniken eingesetzt wurden, sind Filme wie GATTACA, Star Treks Zorn des Khan oder die Expanse-Serie, in der die Genbearbeitung eine entscheidende Rolle beim Anbau von Nutzpflanzen im Weltraum spielt.

Was hat das mit dem Coronavirus zu tun?

Synthetische Biologen haben begonnen, mit CRISPR Teile des Coronavirus synthetisch herzustellen, um einen Impfstoff gegen diese Lungenkrankheit auf den Markt zu bringen und ihn sehr schnell in Massenproduktion herstellen zu können. In Kombination mit Computersimulationen und künstlicher Intelligenz wird das beste Design für einen solchen Impfstoff auf einem Computer berechnet und dann synthetisch hergestellt. Dadurch wird die Impfstoffentwicklung beschleunigt und von Jahren auf nur noch Monate verkürzt. Aufsichtsbehörden und Zulassungsbehörden haben gezeigt, dass sie in Krisenzeiten auch neue Test- und Impfverfahren, die normalerweise jahrelanges Hin und Her mit Behörden wie der FDA erfordern, schnell genehmigen können?

CRISPR ermöglicht auch die ‚Suche‘ nach bestimmten Genen, auch Genen eines Virus. Dies half den Forschern, schnelle und einfache Testverfahren zu entwickeln, um Patienten auf Corona zu testen.

Auf lange Sicht könnte die Genbearbeitung es uns ermöglichen, die Immunität des Menschen zu erhöhen, indem wir unsere Gene verändern und uns resistenter gegen Viren und Bakterien machen.

Dies wird nicht die letzte Krise sein

Während das Coronavirus unsere moderne Gesellschaft wirklich auf die Probe zu stellen scheint, müssen wir uns auch bewusst sein, dass dies nicht der letzte Erreger sein wird, der das Potenzial hat, Millionen von Menschen zu töten. Wenn wir Pech haben, könnte die Corona schnell mutieren und schwerer zu bekämpfen sein. Der nächste gefährliche Virus, Pilz oder Bakterium steht wahrscheinlich schon vor der Tür. Deshalb müssen wir die neuesten Erfindungen der Biotechnologie annehmen und dürfen die Genforschung und die Umsetzung ihrer Ergebnisse nicht blockieren.

Im Moment stehen zwischen lebensrettenden Innovationen wie CRISPR und Patienten auf der ganzen Welt eine Menge Bürokratie und sogar völlige Verbote. Wir müssen unsere Feindseligkeit gegenüber der Gentechnik überdenken und uns ihr stellen. Um ehrlich zu sein: Wir sind in einem ständigen Kampf gegen neu auftretende Krankheiten und müssen in der Lage sein, auf dem neuesten Stand der Technik menschliche Antworten darauf zu geben.

Originally published here.

The Consumer Choice Center is the consumer advocacy group supporting lifestyle freedom, innovation, privacy, science, and consumer choice. The main policy areas we focus on are digital, mobility, lifestyle & consumer goods, and health & science.

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