Spring naar inhoud

Het biotechnologisch aanmaken van drugs

geschreven op 28 december 2015

Dirk Draulans, bioloog en journalist van Knack.

De meeste wetenschappers gaan altijd met de beste bedoelingen aan de slag, wat niet wil zeggen dat ze niet met bevindingen kunnen komen die tot controverse en zelfs angst kunnen leiden. De voorbije zomer bracht het wetenschappelijk topvakblad Science een interessant artikel van biotechnologen die er in geslaagd waren gistcellen genetisch zo bij te sturen dat ze in staat zijn om pijnstillers te produceren, gebaseerd op opiumderivaten. Vorig jaar hadden ze in Nature Chemical Biology de eerste stappen van het ingewikkelde syntheseproces beschreven. Ze hackten het DNA van gistcellen en brachten er vijf nieuwe genen in: drie uit de aan onze klaprozen verwante papavers waaruit de opium gehaald wordt die in onder meer de pijnstiller morfine kan worden omgezet, en twee uit bacteriën die op de stengels van opiumplanten leven.

De drug uit de televisiereeks Breaking Bad (crystal meth) staat er om bekend dat ze erg snel, zelfs na één of twee keer gebruiken, tot verslaving kan leiden.
Dirk Draulans

Om van natuurlijk opium tot een pijnstiller te komen zijn zeventien chemische stappen nodig, waarvan een aantal in de plant zelf wordt uitgevoerd. De bedoeling van het wetenschappelijk werk was om ‘op een betrouwbare manier essentiële geneesmiddelen te kunnen maken en tegelijk afleidingen voor illegale doeleinden te beheersen’. De stap van pijnstillers naar drugs zoals heroïne is klein. Daarom wordt de productie van legale papaverplantages goed onder controle gehouden – een heikele onderneming in een wereld waarin veel geld verdiend kan worden met illegale praktijken. Het kan echter een jaar duren voor de productie van een plantage is omgezet in bruikbare medicijnen. Dat kan beter!

De stap van pijnstillers naar drugs zoals heroïne is klein. Daarom wordt de productie van legale papaverplantages goed onder controle gehouden.
Dirk Draulans

Gistcellen zouden het in drie tot vijf dagen klaren. In het recente artikel in Science werd het syntheseproces uitgebreid door liefst twintig genen, onder meer afkomstig uit ratten, in de gisten te smokkelen. Daarmee kunnen gistcellen gewone suikers omzetten in morfine en andere zogenaamde opiaten. Bioreactoren zouden het volledige productieproces, van plantage tot fabriek, kunnen overnemen. Er wordt ernstig nagedacht over mogelijkheden om het geheel op te schalen naar industriële hoeveelheden. En er wordt nagedacht over uitbreiding naar andere opties, want veel van onze succesgeneesmiddelen zijn gebaseerd op plantaardige stoffen die eventueel in gistcellen zouden kunnen worden geproduceerd.

Kevin Verstrepen van de Leuvense tak aan het Vlaams Instituut voor Biotechnologie, die zelf uitgebreid aan de genen van gistcellen sleutelt, is vooral onder de indruk van het technologisch huzarenstukje: ‘De hoeveelheden die de gistcellen produceren, zijn momenteel erg klein, en het opzuiveren van de derivaten tot bruikbare producten is niet gemakkelijk, maar het is zeker een doorbraak. Het is een succes dat men er in geslaagd is om gistcellen zo’n complexe molecule die ze zelf niet aanmaken, te laten produceren. Er zal veel werk aan de winkel zijn om dit commercieel leefbaar te maken, maar het kan lukken.’

Om van natuurlijk opium tot een pijnstiller te komen zijn zeventien chemische stappen nodig, waarvan een aantal in de plant zelf wordt uitgevoerd.
Dirk Draulans

Het andere topvakblad, Nature, bracht in de herfst verslag uit van een conferentie achter gesloten deuren, waar de resultaten besproken werden van pogingen om de werkzame stoffen uit cannabis te synthetiseren. Ook die zouden als pijnstillers in de klassieke geneeskunde gebruikt kunnen worden zonder dat er planten voor nodig zijn. Er zou een honderdtal chemische stoffen met een mogelijk nut uit cannabis gehaald kunnen worden, maar vooralsnog is er geen bruikbaar geneesmiddel uit gekomen – het enige dat op de markt kwam, om obesitas te bestrijden, moest na twee jaar teruggetrokken worden omdat er aanwijzingen waren dat het psychiatrische problemen kon uitlokken. De sleutel naar succes zal liggen in de capaciteit van wetenschappers om de medische aspecten los te koppelen van de ongewenste effecten.

Toch lijkt de druk op het maken van cannabisderivaten minder groot dan die op de synthese van opiumderivaten. ‘Er is altijd een kosten-batenanalyse in het spel’, zegt plantenexpert Patrick Van Damme van de UGent, die onderzoek naar cannabis deed. ‘De route van opium naar de drugsmarkt is gevaarlijk en complex, maar cannabisplanten tieren welig in de landen van oorsprong, waar ze dikwijls als onkruid worden beschouwd. Ze zijn ook vrij gemakkelijk te kweken, zelfs indoor. De meeste cannabisgebruikers laten zich trouwens niet verleiden door synthetische namaakproducten die op de markt komen. Ze blijven de voorkeur geven aan het natuurlijk product. Zelfs in de context van drugs vinden veel gebruikers dat natuurlijk beter is dan chemische namaak.’

Het omzetten van morfine naar heroïne is gemakkelijk.
Dirk Draulans

Het hoge woord is er weer uit: drugs. De vraag rijst of de mogelijkheid om opiaten in bioreactoren te maken een effect op de drugshandel zal hebben. ‘Het opschalen naar een voldoende grote hoeveelheid morfine uit gistcellen is een kwestie van het verfijnen van het bewezen concept en zal dus vrij snel gerealiseerd worden’, meent toxicoloog Jan Tytgat van de KU Leuven. ‘Het omzetten van morfine naar heroïne is gemakkelijk: je laat de aangemaakte morfine reageren met azijnzuuranhydride en het is gebeurd. Het in handen krijgen van gemodificeerde gistcellen zal dan te vergelijken zijn met het aankopen van drugs via het internet of via malafide circuits. De productie van drugs in gistcellen zal een stuk gemakkelijker zijn dan de synthesewegen van nu. Er zal minder risico zijn op geuroverlast en ontploffingen en minder nood aan het dumpen van afval, waardoor opsporing moeilijker zal worden. Kelders en kleine appartementen in grootsteden zullen de velden ver weg vervangen.’

Kartels zouden de drugs kunnen produceren in de landen waar ze gebruikt worden, waardoor de problemen en gevaren die internationaal transport met zich meebrengt, uitgeschakeld worden.
Dirk Draulans

‘De winstmarges op drugs zijn groot en de kweek van gisten is technisch eenvoudig’, vult biotechnoloog Kevin Verstrepen aan. ‘Je hebt genoeg aan wat grote flessen of tanks en wat roerders, dus geen plantages of brouwerijen, want je moet geen miljoenen tonnen van je product maken. Je kunt het doen in een minilaboratorium dat niet meer hoeft te kosten dan enkele 10.000-en euro’s. Kartels zouden de drugs kunnen produceren in de landen waar ze gebruikt worden, waardoor de problemen en gevaren die internationaal transport met zich meebrengt, uitgeschakeld worden. Dat zou een enorm economisch voordeel opleveren, wellicht groot genoeg om veel geld te investeren in verder onderzoek naar gisten die efficiënt drugs produceren. En ik vrees dat het mogelijk is malafide wetenschappers te vinden die het kunnen en willen doen.’

Een vraag is ook of synthetische biologie in staat zou zijn om stoffen zo te maken dat ze nog wel drugseffecten hebben, maar geen verslavende aspecten meer.
Dirk Draulans

Jan Tytgat pleit voor snel overheidsoptreden om eventueel misbruik van de methode tegen te gaan: ‘Men kan dit perfect in wetgeving gieten. Men anticipeert beter dan achteraf te moeten remediëren.’ Kevin Verstrepen benadrukt dat er al grondig over het controleren van synthetische biologie in het algemeen wordt nagedacht: ‘Producenten scannen in fabrieken synthetisch aangemaakte stukjes DNA om na te gaan of het geen stukjes van gevaarlijke microben betreft, waarmee je de halve wereldbevolking om het hoekje zou kunnen helpen. Maar ik moet toegeven dat de controles niet waterdicht zijn, gewoon omdat het niet zo moeilijk is om synthetisch DNA te maken. Voor het maken van kernwapens had je enorm complexe installaties en moeilijk verkrijgbare grondstoffen als plutonium nodig, maar het maken van een superbiowapen is veel eenvoudiger. Ik wil niemand op slechte ideeën brengen, maar ik lig er soms wakker van.’

Een vraag is ook of synthetische biologie in staat zou zijn om stoffen zo te maken dat ze nog wel drugseffecten hebben, maar geen verslavende aspecten meer. Dat lijkt niet voor de hand te liggen. Kevin Verstrepen, hoewel geen expert in dit soort fysiologie, zegt dat een psychische verslaving veel componenten heeft, niet alleen de kick en de roes, maar zelfs de handeling, zoals veel verstokte rokers die proberen te stoppen ondervinden. ‘De meeste drugs interfereren met cruciale processen in ons lichaam’, legt hij uit. ‘Het lijkt me moeilijk om er evenwaardige varianten voor te vinden die niet verslavend zijn. Sommige stoffen leiden wel sneller tot een verslaving dan andere. De drug uit de televisiereeks Breaking Bad (crystal meth) staat er om bekend dat ze erg snel, zelfs na één of twee keer gebruiken, tot verslaving kan leiden. Dus ook met eenvoudige chemische reacties kun je inspelen op het verslavingspotentieel.’

Toxicoloog Jan Tytgat zit op dezelfde lijn: ‘Als we praten over psychische afhankelijkheid lijkt het antwoord op de vraag nee te zijn. Men zou wel kunnen dromen van drugs die enkel psychisch verslavend zijn, en niet fysiek verslavend, bijvoorbeeld door hun werkingsduur zeer kort te houden. Maar of malafide gistkwekers daar rekening mee zouden houden, lijkt me twijfelachtig. Die mensen hebben andere belangen dan het welzijn van hun klanten.’

VRTNU VRTNU VRTNU