Vakblad H2O nummer 12 / juni 2007 - H2O - Tijdschrift voor ...
Vakblad H2O nummer 12 / juni 2007 - H2O - Tijdschrift voor ...
Vakblad H2O nummer 12 / juni 2007 - H2O - Tijdschrift voor ...
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
Kiwa gaat waterkwaliteit<br />
Maas meten met genetisch<br />
gemodificeerde E. coli<br />
Op een monitoringsstation in de Maas bij Werkendam begint Kiwa Water<br />
Research binnenkort een proef met genetisch gemodificeerde bacteriën,<br />
die licht produceren als ze in aanraking komen met specifieke, <strong>voor</strong> de mens<br />
toxische stoffen. Kiwa ontwikkelt de nieuwe sensor <strong>voor</strong> bewaking van de<br />
oppervlaktewaterkwaliteit. De sensor kan worden ingezet als waarschuwingssysteem<br />
op de monitoringsstations bij inlaatpunten van oppervlaktewater <strong>voor</strong><br />
drinkwaterproductie. De zogeheten GGM-sensor heeft het <strong>voor</strong>deel dat hij<br />
semi-continu, sneller en specifieker is dan de huidige meetmethoden <strong>voor</strong> deze<br />
toxiciteit.<br />
Het Ministerie van VROM wil Kiwa<br />
Water Research vergunning<br />
verlenen om de komende jaren<br />
een test te houden met de sensor op basis van<br />
genetisch gemodificeerde micro-organismen<br />
(GGM) op het meetstation Keizersveer van<br />
Evides en RIZA en in een later stadium<br />
misschien ook op het monitoringsstation bij<br />
het waterwinstation Cornelis Biemond aan het<br />
Lekkanaal in Utrecht (in samenwerking met<br />
Waternet).<br />
Evides onttrekt jaarlijks ongeveer 190 miljoen<br />
kubieke meter Maaswater <strong>voor</strong> de productie<br />
van drinkwater. Het drinkwaterbedrijf<br />
bewaakt continu de Maaswaterkwaliteit met<br />
onder andere een Daphnia- en algenmonitor.<br />
Het zou <strong>voor</strong> het eerst zijn dat in Europa, met<br />
zijn strenge regels <strong>voor</strong> genetisch gemodificeerde<br />
micro-organismen, toestemming<br />
wordt verleend <strong>voor</strong> een dergelijke<br />
veldproef. Daarbij komen overigens geen<br />
genetisch gemodificeerde bacteriën in<br />
het milieu; de vergunning is nodig om<br />
de bacteriën te mogen gebruiken in een<br />
opstelling op de locatie van de monitoringsstations<br />
en dus buiten een goedgekeurd<br />
GGM-laboratorium.<br />
Specifieker en sneller<br />
Toxicoloog Minne Heringa van Kiwa Water<br />
Research is betrokken bij de ontwikkeling<br />
van de GGM-sensor, waarbij dr. Robert Marks<br />
van de Israëlische Ben-Gurion Universiteit<br />
het <strong>voor</strong>touw heeft. “De GGM-sensor zou<br />
een prachtige aanvulling zijn op het huidige<br />
arsenaal van monitoringsystemen. Onze<br />
chemische monitoren zijn heel gevoelig,<br />
maar detecteren alleen stoffen waarnaar<br />
je specifiek zoekt en missen dus potentieel<br />
toxische stoffen waar je niet specifiek naar<br />
zoekt of die misschien nog onbekend zijn. De<br />
ecologische monitoren die we momenteel<br />
gebruiken, zijn gebaseerd op de reacties<br />
van organismen als mosselen, algen of<br />
watervlooien op het langsstromende<br />
water. Deze meetmethoden werken goed<br />
<strong>voor</strong> het detecteren van het totale effect<br />
van aanwezige stoffen als herbiciden of<br />
zware metalen, maar missen een duidelijke<br />
relevantie <strong>voor</strong> de mens: ze detecteren niet<br />
alle stoffen die schadelijk zijn <strong>voor</strong> de mens.<br />
Grote behoefte bestaat aan sensoren die alle<br />
<strong>voor</strong> de mens schadelijke stoffen kunnen<br />
4 H 2O / <strong>12</strong> - <strong>2007</strong><br />
Glasvezels waarop genetisch gemodificeerde<br />
bacteriën worden vastgezet.<br />
detecteren. GGM-sensoren hebben die<br />
potentie. De genetisch gemodificeerde<br />
E. coli-bacteriën bevatten een gen dat<br />
gevoelig is <strong>voor</strong> schade die (ook) in<br />
menselijke cellen kan ontstaan en reageren<br />
daardoor op stoffen die gevaarlijk zijn <strong>voor</strong><br />
de mens.”<br />
Daarnaast meet een GGM-sensor snel: de<br />
uitslag komt binnen één à twee uur. De nu<br />
beschikbare in vitro-testen <strong>voor</strong> humane<br />
toxiciteit hebben een paar dagen nodig<br />
<strong>voor</strong> het resultaat bekend is. Bovendien<br />
geeft een dergelijk in vitro- test alleen maar<br />
informatie over de waterkwaliteit op één<br />
tijdstip in het verleden; een GGM-sensor kan<br />
semi-continu de waterkwaliteit bepalen,<br />
bij<strong>voor</strong>beeld elke twee uur. Een vraag is nog<br />
of deze GGM-sensor gevoelig genoeg is om<br />
relevante vervuiling te detecteren. Daarnaar<br />
wordt onderzoek verricht tijdens de proef in<br />
de Maas.<br />
Gebonden aan glasvezels<br />
De proefopstelling <strong>voor</strong> het sensorenonderzoek<br />
is simpel maar vernuftig. De<br />
genetisch gemodificeerde bacteriën worden<br />
vastgezet op glasvezels, die zijn opgehangen<br />
in een ‘kamer’ die een paar milliliter groot<br />
is. De bacteriën blijven dus steeds in de<br />
meetopstelling. Een fotodetector meet<br />
hoeveel licht de bacteriën uitzenden. De<br />
blootstellingskamer zal via de ringleiding<br />
in het monitoringsstation om het half uur<br />
opnieuw worden gevuld met langsstromend<br />
water uit de rivier. Het water dat de blootstellingskamer<br />
verlaat, wordt <strong>voor</strong> de zekerheid<br />
gesteriliseerd <strong>voor</strong> het in het riool stroomt.<br />
Dit om te <strong>voor</strong>komen dat eventuele van de<br />
vezel losgeraakte genetisch gemodificeerde<br />
bacteriën in het milieu komen.<br />
Daar zouden ze overigens nauwelijks kwaad<br />
kunnen: het gaat om een verzwakte E.<br />
coli-stam die niet meer in staat is om zich te<br />
hechten aan de darmwand, zijn natuurlijke<br />
omgeving. Deze bacterie heeft dus in zijn<br />
oude natuurlijke omgeving nauwelijks<br />
overlevingskansen, net als in een waterig<br />
milieu. Ook de genetische modificatie brengt<br />
geen extra risico’s met zich mee, met name<br />
omdat het genen betreft die al in het milieu<br />
<strong>voor</strong>komen en niet schadelijk zijn.<br />
Genetische aanpassing<br />
De E. coli-bacteriën zijn <strong>voor</strong>zien van extra<br />
DNA dat de bacteriecel in staat stelt eiwitten<br />
aan te maken die kunnen zorgen <strong>voor</strong> de<br />
productie van blauw licht (luminescentie).<br />
Vóór de DNA-codering <strong>voor</strong> de aanmaak van<br />
deze eiwitten is een promotor aangebracht,<br />
die zorgt dat de eiwitten pas worden geproduceerd<br />
als er <strong>voor</strong> de mens schadelijke<br />
stoffen <strong>voor</strong>komen in het milieu van de<br />
bacterie. Bij<strong>voor</strong>beeld: als een genotoxische<br />
stof aan het DNA van de bacterie hecht,<br />
merken de controlerende enzymen dit op<br />
en activeren zij normaal gesproken het<br />
gen <strong>voor</strong> DNA-reparatie - en in dit geval<br />
het gen <strong>voor</strong> de productie van licht. Hoe<br />
meer toxinen er zijn, des te meer er van de<br />
eiwitten wordt geproduceerd. Met verschillende<br />
promotoren kunnen de bacteriën<br />
worden geprogrammeerd om op verschillende<br />
toxinen te reageren. Heringa: “Dit<br />
biedt op termijn ook de mogelijkheid om<br />
een batterij van glasvezels met verschillende<br />
stammen van gemodificeerde bacteriën te<br />
gebruiken en allerlei verschillende soorten<br />
effecten tegelijk te meten. Bovendien kun<br />
je deze sensor gemakkelijk koppelen aan<br />
andere soorten sensoren, zodat een soort<br />
‘supersensor’ ontstaat.”