CHIC

Sleutelen aan cichorei

Technologische innovaties voor agriculturele vooruitgang

Chicorei is een wortelgewas dat naast de voedingsvezel inuline ook stoffen bevat die de groei van schimmels, bacteriën en kankercellen kunnen remmen. Foto: Shutterstock

Geschatte leestijd: 9 minuten

Biotechnologie biedt ongekende kansen voor de plantenveredeling, maar levert ook veel maatschappelijke discussie op. Want als we in het DNA gaan knippen en plakken, waar trek je dan de grens? Om technische mogelijkheden, juridische voetangels en maatschappelijk draagvlak in kaart te brengen, werken onderzoekers van Wageningen University & Research samen met andere Europese onderzoekers aan nieuwe veredelingstechnieken voor cichorei.

Cichorei is goed voor de gezondheid. Het wortelgewas wordt momenteel geteeld voor de voedingsvezel inuline, dat onder andere darmgezondheid en het immuunsysteem verbetert. Maar cichorei bevat ook stoffen die mogelijk de groei van schimmels, bacteriën en kankercellen kunnen remmen. Via de huidige veredelingstechnieken – kruising en selectie – is het moeilijk en tijdrovend om de productie van deze stoffen op te voeren. Met nieuwe technieken kunnen onderzoekers razendsnel cichorei-types ontwikkelen met bijvoorbeeld meer vezels of bestanddelen die gebruikt kunnen worden in medicijnen.

Zeventien partners uit elf Europese landen werken samen in het Chicory Innovation Consortium. Zij onderzoeken vierenhalf jaar lang de diverse aspecten van dergelijke nieuwe veredelingstechnieken voor cichorei. Wageningen Plant Research, onderdeel van Wageningen University & Research, heeft veel ervaring met grote, multidisciplinaire projecten en leidt het onderzoek.

Met nieuwe technieken kunnen onderzoekers cichorei-types ontwikkelen die gebruikt kunnen worden voor medicijnen

Onderzoekers kunnen met CRISPR-Cas ziekteresistente gewassen ontwikkelen die geen bestrijdingsmiddelen meer nodig hebben. Foto: Shutterstock

De onderzoekers vergelijken innovatieve technieken om het veredelingsproces te versnellen, maar bekijken ook veiligheids- en milieuaspecten, relevante wet- en regelgeving en de maatschappelijke acceptatie van de nieuwe aanpak. In de woorden van projectcoördinator Dirk Bosch: “We ontwikkelen en implementeren de technologie, maar daarnaast onderzoeken we ook hoe de maatschappij daarop reageert. Welke factoren belemmeren of stimuleren de toepassing van genome editing in de maatschappij?”

CRISPR-Cas

CRISPR-Cas is zo’n veelbelovende nieuwe technologie. De grondleggers van CRISPR-Cas, Emmanuelle Charpentier en Jennifer Doudna, kregen in 2020 de Nobelprijs voor de Scheikunde voor hun ontdekking van een ‘genetisch schaartje’. Met dit schaartje kunnen biotechnologen in het laboratorium heel specifiek op een vooraf bepaalde plek in het gigantische genoom een knip aanbrengen, zonder de hele genetische code te vernietigen. Zo kun je ongewenste genen, die bijvoorbeeld een ziekte of afwijking veroorzaken, verwijderen. Ook kun je goede genen met gewenste eigenschappen in het DNA monteren.

Voor de plantenveredeling biedt deze techniek ongekende mogelijkheden. Dankzij CRISPR-Cas kunnen onderzoekers ziekteresistente gewassen ontwikkelen die geen bestrijdingsmiddelen meer nodig hebben. We kunnen gezondere voedselgewassen maken, bijvoorbeeld met meer eiwit of extra vitamines, of gewassen die beter zijn aangepast aan een veranderend klimaat. Veredelingsprogramma’s worden bovendien veel sneller en goedkoper en daardoor toepasbaar voor gewassen met een kleinere markt, zoals cichorei. Programma's die vroeger tientallen jaren in beslag namen, kunnen met CRISPR-Cas worden ingekort naar een paar jaar en in plaats van tienduizenden planten zou men er in de nieuwe veredelingsprogramma's misschien nog maar enkele tientallen hoeven te screenen.

Wortelgewas met potentie

Wat maakt cichorei nu zo geschikt als proefgewas voor dit onderzoek? Het wortelgewas, familie van witlof en roodlof (radicchio), bevat inuline. Inulinevezels stimuleren het immuunsysteem en bevorderen de groei van gunstige bacteriën in de darmen. Daarom voegen fabrikanten inuline toe aan brood- en banketproducten en zuivelproducten zoals yoghurt, als gezonde zoetstof.

In het door de EU gefinancierde project CHIC wordt onderzoek gedaan naar de toepassingen van cichorei als een multifunctioneel gewas voor voedingsvezels en medische terpenen. Hoe dat in z'n werk gaat wordt in deze video uitgelegd.

Naast inuline bevat cichorei verschillende terpenen. Terpenen zijn natuurlijke stoffen waarmee planten insecten als bestuivers aantrekken of zichzelf verdedigen tegen grazers, schimmels en bacteriën. De terpenen uit cichorei geven de wortel zijn bittere smaak en die moeten weggezuiverd, want die bitterheid wil men niet in producten als yoghurt. Maar sommige terpenen kunnen de groei van micro-organismen, parasieten en kankercellen remmen of hebben andere medicinale werkingen. Daarom zouden de terpenen uit cichorei veelbelovende grondstoffen voor medicijnen kunnen zijn. Denk bijvoorbeeld aan nieuwe antibiotica, ontstekings- en tumorremmers.

Razendsnel veredelen

Met conventionele kruisingstechnieken kan het tientallen jaren duren om cichorei te veredelen. Met CRISPR-Cas brengen de onderzoekers gericht kleine veranderingen in het DNA van de plant aan om de kwaliteit van cichorei als industrieel gewas te verbeteren. “Dit gaat inmiddels heel efficiënt”, zegt Bosch. “Er zijn diverse nieuwe planttypen uit ons onderzoek voortgekomen, met een betere kwaliteit van inuline of wortels zonder bittere terpenen, zodat die niet verwijderd hoeven te worden en de toepassingen breder zijn. Ook werkt men aan wortels met een meer constante inuline-opbrengst.” Het verbeteren van de inuline en het sturen naar medicinale terpenen door middel van CRISPR-Cas is de specifieke taak van Wageningen Plant Research in dit project. En de eerste resultaten smaken naar meer, aldus Bosch. De internationale medische researchgroepen die deelnemen aan CHIC hebben onderzocht welke van deze terpenen in chicorei de meeste potentie hebben. “De eerste resultaten zijn veelbelovend. Hier zit zeker muziek in.”

Publieke weerstand

De ontwikkeling van nieuwe veredelingstechnieken gaat gepaard met de nodige drempels. Zo maakt Europese wet- en regelgeving toepassing van CRISPR-Cas in gewassen binnen Europa in de praktijk vrijwel onmogelijk, zegt Bosch. “Onder de huidige wetgeving wordt elk gewas dat via CRISPR-Cas is veredeld binnen de EU behandeld als een genetisch gemanipuleerd organisme (GMO), ook als er geen soortvreemd DNA in zit.” Aan de toelating van GMO's gaan zeer uitgebreide veiligheidsonderzoeken vooraf. Zeker voor kleinere gewassen, zoals cichorei, waarvoor geen grote afzetmarkt bestaat, loont dat voor plantenveredelingsbedrijven niet de moeite.

In CHIC werken we vanaf het eerste begin samen met sociologen, economen en regelgevers. Dat is razend interessant

Een close-up van de bloeiende chicoreibloem. Foto: Shutterstock

Bovendien roept genome editing ook publieke weerstand op. Want als we aan het DNA van planten gaan knutselen, waar trek je dan de grens? Critici vragen zich onder meer af of de technologie wel zo specifiek is als geclaimd wordt. Treden er ook nog andere mutaties op? Kan er uitkruising plaatsvinden? En wie hebben straks toegang tot deze gepatenteerde technologie, alleen grote bedrijven, of het rijke westen? En verliezen dan boeren uit armere landen hun brood? Bosch: “Ik denk dat alleen al het woord biotechnologie allerlei associaties oproept. Terug naar de natuur is bij veel mensen een belangrijk thema.”

In gesprek met de samenleving

Die gevoeligheid rondom genome editing willen de onderzoekers in dit project óók verder uitpluizen. Het gaat bij CHIC dus ook over communicatie en interactie met stakeholders, aldus Bosch. “Die stakeholders zijn dan niet alleen bedrijven, maar ook boeren, consumentenorganisaties, beleidsmakers, scholen, allerlei groeperingen uit de samenleving. We gaan met hen in gesprek over de vraag wat zij vinden van deze technologie en welke voor- en nadelen zij zien. Zo proberen we erachter te komen wat nu de beperkende factoren zijn en waar de weerstanden zitten.” Daarbij hanteren de onderzoekers van CHIC een niet-alledaagse aanpak. Bosch: “Je ziet vaak dat communicatie over nieuwe technologieën vooral bestaat uit ‘zenden’; de eigen boodschap uitdragen en de techniek uitleggen. Wij proberen dat anders te doen.” Om de jonge generatie te bereiken gaat CHIC bijvoorbeeld binnenkort proefdraaien op vier geïnteresseerde Nederlandse scholen. Bosch: “Er zijn aan ons project gerelateerde games ontwikkeld voor op je smartphone. Er wordt samengewerkt met kunstenaars, die zich door CHIC laten inspireren. Juist jonge mensen lijken wel open te staan voor de nieuwe technologieën. Als gentechnologie bijvoorbeeld kan bijdragen aan gewassen die beter zijn voor het klimaat of tegen hitte en droogte bestand zijn staan ze daar voor open. Meer dan ik verwacht had. Het is dus belangrijk om bij een nieuwe technologie goed duidelijk te maken wat je ermee wilt bereiken.”

Multidisciplinaire samenwerking

Deze samenwerking met onderzoekers uit andere werkvelden noemt Bosch, biochemicus met een lange staat van dienst, ‘razend interessant’. “Als techneut werk je doorgaans aan technische oplossingen voor een maatschappelijk probleem in de veronderstelling dat de maatschappij daar automatisch blij mee is. In CHIC werken we vanaf het eerste begin samen met sociologen, economen, regelgevers en heel veel andere vertegenwoordigers uit de maatschappij met verschillende belangen en meningen. Het is goed om het ook eens anders te benaderen.”

Europese onderzoekscontext

Chicory Innovation Consortium (CHIC) draagt bij aan de volgende Europese beleidsuitdagingen:

  • Het opzetten van een verantwoord innovatietraject voor de ontwikkeling en toepassing van nieuwe veredelingstechnieken
  • De productie van hoogwaardige consumentenproducten in overeenstemming met de maatschappelijke behoeften en zorgen

Betrokken groepen vanuit Wageningen University & Research: Wageningen Plant Research, Business Unit Bioscience Betrokken Europese en andere landen: België, Duitsland, Finland, Frankrijk, Italië, Nederland, Oostenrijk, Polen, Portugal, Servië, Spanje en Nieuw-Zeeland

Looptijd: 2018 – 2022

Deel dit verhaal