Hoe een excentrieke "surfwetenschapper" de PCR-test uitvond onder invloed van LSD

Mei 1983. Kary Mullis, een onbekende wetenschapper, rijdt 's nachts naar zijn buitenverblijf in de heuvels van Anderson Valley, Californië. Zijn vriendin Jennifer ligt naast hem te slapen.

Onderweg mijmert Mullis over zijn job. Hij werkt op dat moment voor Cetus, een biotechbedrijf dat aan DNA-onderzoek doet. Het is omslachtig en tijdrovend werk. Een klein stukje DNA onderzoeken kan weken duren.

Plots schiet Mullis een briljant idee te binnen. Hij bedenkt, als in een lichtflits, een nieuwe techniek om DNA-onderzoek sneller en efficiënter te laten verlopen. Het is, beseft hij meteen, een schitterend idee. Het soort idee waarvoor wetenschappers Nobelprijzen winnen.

"Holy shit", zegt Mullis en hij parkeert zijn wagen langs de kant van de weg. In het handschoenenkastje zoekt hij een potlood om snel enkele woorden op te schrijven. 

Net op dat moment wordt Jennifer wakker. Mullis vertelt haar over zijn briljante ingeving. Jennifer geeuwt, leunt tegen het raam en valt in slaap.

Het klinkt misschien onwaarschijnlijk, maar zo werd, langs een verlaten landweg in nachtelijk Californië, de PCR-test geboren. Het idee dat Kary Mullis snel neerschreef op de achterkant van een oude envelop zou later de basis vormen van de PCR-technologie. Die technologie wordt nu wereldwijd gebruikt in de strijd tegen het coronavirus.

Voor de komst van de PCR-test was DNA-onderzoek tijdrovend werk. Zoeken naar een specifieke DNA-sequentie was als zoeken naar een naald in een hooiberg. Een laborant was vaak uren in de weer om één klein stukje DNA te bestuderen.

Mullis' idee maakte dat onderzoek veel sneller en eenvoudiger. De achterliggende gedachte: maak van die ene kleine naald eerst een paar miljard kopieën en begin dan pas te zoeken. Miljarden naalden in een hooiberg zijn immers makkelijker te vinden dan één enkele naald.

"Je kan ook een andere vergelijking maken", zegt viroloog Marc Van Ranst (KU Leuven). "Beeld je in dat ik een paar pagina's van een boek verberg op willekeurige plekken in België. Jouw taak is om die pagina's te vinden. Dat is onbegonnen werk, want België is groot en twintig pagina's is weinig. Maar wat als je van die pagina's eerst miljarden kopieën zou maken? Dan is het zoeken natuurlijk een stuk makkelijker."

Door DNA-materiaal eerst massaal te kopiëren, werd het dus veel eenvoudiger om dat materiaal op te sporen. Je hoeft niet meer te zoeken naar één enkele naald in een gigantische hooiberg.

"Mensen kunnen zich nu niet meer voorstellen hoe revolutionair Mullis' idee destijds was", zegt Van Ranst. "De PCR-test heeft een heleboel dingen mogelijk gemaakt die voordien niet mogelijk waren. Het was zonder twijfel een van de belangrijkste biotechnologische innovaties van de vorige eeuw. Een revolutie van begin tot einde."

"De impact op de wetenschap en diagnostiek was zonder meer enorm", zegt ook Bruno Verhasselt, diensthoofd van het Laboratorium voor Medische Microbiologie UZ Gent. "De PCR-test wordt voortdurend gebruikt om diagnoses te stellen en om wetenschappelijk onderzoek te doen."

De uitvinding van de PCR-test ontketende een biotechnologische revolutie, maar ze veroorzaakte ook controverse. Enkele collega's van Mullis beweerden dat zij (en dus niet Mullis) de techniek bedacht hadden. 

Het conflict werd uiteindelijk beslecht in het nadeel van Mullis. Cetus, het bedrijf van Mullis, verkocht de PCR-techniek voor 330 miljoen dollar aan Hoffmann-La Roche. Mullis kreeg na een reeks rechtszaken een schamele troostprijs van 10.000 euro. 

Mullis bleef verbitterd achter, maar tien jaar later werd hij toch nog beloond. Op 13 oktober 1993 kreeg hij telefoon van iemand van het Nobelcomité. "Proficiat, Dr. Mullis", zei de stem aan de andere kant van de lijn. "Ik ben verheugd u mee te mogen delen dat u de Nobelprijs gewonnen heeft".

"Ik neem hem!", antwoordde Mullis. Daarna vertrok hij naar het strand om te doen wat hij elke dag deed: surfen.

Op het strand werd Mullis gevolgd door cameraploegen die de kersverse Nobelprijswinnaar wilden interviewen. Mullis had geen zin om de pers te woord te staan en dus vroeg hij aan een surfvriend of hij zich wilde voordoen als Kary Mullis. De vriend werd geïnterviewd, maar gaf uiteindelijk toch toe dat hij niet de echte Kary Mullis was.

Mullis stond 's anderendaags in alle kranten: "Surfer wint Nobelprijs".

De surf-anekdote typeert Mullis: excentriek, eigenzinnig, altijd in voor een grap.

"Ik geloof dat hij zich ook op het banket van de Nobelprijs niet al te goed gedragen heeft", zegt Marc Van Ranst. "Als hij kon shockeren, dan zal hij het niet gelaten hebben."

Dat Mullis graag provoceerde, bleek ook toen hij in Japan een grote wetenschapsprijs in ontvangst nam. "Ik ben waarschijnlijk de enige persoon ooit die de Japanese keizerin 'schatje' heeft genoemd", schrijft Mullis in zijn memoires.

En zo zijn er nog tientallen andere anekdotes, de ene al onwaarschijnlijker dan de andere. Op een congres in Spanje toonde Mullis slides van naakte vrouwen op een groot scherm. Hoe zijn collega-wetenschappers daarop reageerden, is helaas niet bekend.

Mullis startte na het winnen van de Nobelprijs ook een eigen bedrijf, StarGene. Hij wilde juwelen op de markt brengen met daarin het DNA verwerkt van beroemdheden als Elvis Presley en Marilyn Monroe.

"Dat was een rip-off van hier tot ginder", zegt Marc Van Ranst. "Het typeert de man wel. Ik heb hem ooit gesproken op een barbecue in San Diego, na een congres. Hij was al snel in hogere sferen. Op een bepaald moment zei hij dat hij met mij een firma wou beginnen. We zouden alcohol uit het heelal importeren of zoiets. Hij had zelfs al een naam voor het bedrijf: AlcoStar. Geen idee hoe hij dat concreet wilde uitwerken. Er kwam niet veel deftige praat meer uit. Al moet ik wel zeggen: saai was het met hem nooit."

Mullis verkondigde ook vaak onwetenschappelijke theorieën. Hij geloofde in astrologie en vond klimaatopwarming onzin. Hij zei ook dat aids niet veroorzaakt werd door hiv. Zijn uitspraken schoten bij veel wetenschappers in het verkeerde keelgat.

Ook in een ander opzicht was Mullis een buitenbeentje: hij sprak openlijk over zijn gebruik van psychedelische drugs. Hij beweerde dat zijn belangrijkste inzichten ontstonden onder invloed van LSD. Tijdens LSD-trips had hij het gevoel dat hij letterlijk in een DNA-streng kon kruipen.

In een BBC-reportage werd Mullis ooit gevraagd of hij de PCR-test ook had uitgevonden zònder zijn ervaringen met LSD.

"Dat betwijfel ik", antwoordde Mullis "Op LSD kon ik op een DNA-molecule gaan zitten en zag ik de polymeren voorbij komen."

Het is een bevreemdende gedachte: zonder het LSD-gebruik van een excentrieke wetenschapper had het biotechnologisch onderzoek er vandaag misschien helemaal anders uit gezien. 

De gloriedagen van de PCR-test heeft Mullis niet meer mogen meemaken. Hij overleed in augustus 2019, enkele maanden voor het begin van de pandemie.

Toch blijft zijn naam regelmatig opduiken. Een uitspraak die aan Mullis wordt toegeschreven, circuleert al maanden op sociale media. Hij zou ooit gezegd hebben dat de PCR-test niet betrouwbaar is om virussen op te sporen... en dat we dus maar beter niet te veel vertrouwen op die PCR-technologie.

"Antivaxers verwijzen vaak naar uitspraken van Mullis om te beweren dat de PCR-test niet werkt", zegt Marc Van Ranst. "Zijn uitspraken worden echter compleet uit de context gehaald door mensen die zelfs niet kunnen uitleggen wat een PCR-test is."

De uitspraak waar vaak naar verwezen wordt, blijkt bovendien niet afkomstig van Mullis zelf. Het is een quote uit een artikel over aids, geschreven door journalist John Lauritsen.  Een uitspraak van een journalist wordt dus foutief toegeschreven aan Mullis zelf.

Mullis heeft wél beweerd dat de PCR-test enkele inherente beperkingen heeft. Je kan met een PCR-test onderzoeken of DNA van een virus aanwezig is, niet hoeveel virusdeeltjes precies aanwezig zijn. Een PCR is, met andere woorden, kwalitatief en niet kwantitatief. 

"Dat is maar deels correct", zegt Bruno Verhasselt. "Je kan met een PCR onderzoeken of er naalden in de hooiberg zitten, maar om te weten om hoeveel naalden het gaat is er vergelijkend materiaal nodig (een "calibrator"). Dat is een belangrijke nuance, maar het betekent zeker niet dat de test onbruikbaar is om diagnoses te stellen en om een kwantitatief resultaat op te leveren."

De praktijk bewijst inderdaad het tegendeel. "De PCR wordt dagelijks gebruikt om diagnoses te stellen en bijvoorbeeld viraal genetisch materiaal te kwantificeren", zegt Verhasselt. "En gelukkig maar.  Als we de PCR niet hadden, dan zou het veel ingewikkelder zijn om diagnoses te stellen."

De PCR-test gaat ongetwijfeld een gouden toekomst tegemoet. "Sinds het begin van de pandemie wordt deze technologie nog verder geïntroduceerd in onze ziekenhuizen", zegt Verhasselt. "Iedereen ziet nu in hoe waardevol de test is."

Ook dat is de erfenis van Mullis. "Van zijn turbulente leven moet je niet al te veel onthouden", besluit Marc Van Ranst. "Behalve dan die ene geniale vondst: de PCR-test. Die ingeving was echt buiten categorie."