Het inspuiten van menselijke stamcellen in een varkensembryo (afb: Juan Carlos Izpisua Belmonte)

Misschien ligt het aan mijn hoge leeftijd, maar ik vind dat het geknutsel aan de biologie/het leven steeds meer Frankenstein-trekken krijgt. Er wordt al langer op gespeculeerd om menselijke organen in varkens te kweken, maar het lijkt er op dat onderzoekers van het Amerikaanse Salkinstituut een forse stap op weg naar dat doel hebben gezet. Ze voorzagen een varkensembryo van menselijke stamcellen in de hoop en verwachting dat die vruchten zullen uitgroeien tot een chimeer: varkens met een mensenorganen. Het verhaal dat de onderzoekers daar bij houden is dat het in eerste instantie niet gaat om donororganen, maar om een methode om de ontwikkeling van menselijke stamcellen te kunnen bestuderen. Dat is zeker niet het einddoel.

“Het uiteindelijk doel is om functionele en transplanteerbare weefsel en organen te kweken, maar daar zijn we nu nog ver van verwijderd”, zegt onderzoeksleider Juan Carlos Izpisua Belmonte van het Salk-instituut. “Dit is de eerste stap.”

Ondanks vele inspanningen blijkt het moeilijk om in petrischaaltjes stamcellen te laten rijpen tot gespecialiseerde, volwassen cellen, laat staan tot driedimensionale weefsels of organen. Izpisua Belmonte: “Het is net als wat wel eens met een duplicaatsleutel gebeurt. Die lijkt identiek, maar thuisgekomen krijgt ie de deur niet open. We doen iets verkeerd. Wij denken dat het kweken van menselijke cellen in dieren veel vruchtbaarder is. We hebben nog veel te leren over de ontwikkeling van een cel.”
Als eerst stap creëerden de onderzoekers een rat/muis-chimeer door rattencellen toe te voegen aan muisembrbyo’s. Dat was eerder al gedaan in 2010. Het resultaat was een muis met een alvleesklier gevormd door rattencellen. Nu bewerkten de onderzoekers het genoom van de rattencellen, zodat ze op bepaalde plaatsen in de muizenvrucht zouden uitgroeien. Daarna schakelden ze belangrijke genen uit in de bevruchte muizeneicellen, zoals een gen voor de ontwikkeling van een hart, alvleesklier of oog. Tenslotte voegden ze de rattencellen aan de embryo toe in de hoop dat die de leemte zouden invullen. “Ratten-DNA heeft een functionele kopie van het ontbrekende muizengen”, zegt medeonderzoeker Jun Wu.

De ideeën van de onderzoekers leken te kloppen. Tijdens het groeien van de vrucht vulden de rattencellen de ruimte op waar de muizencellen niet in slaagden. De rattencellen vormden functioneel weefsel en organen als hart en alvleesklier. De rattencellen bleken zelfs een galblaas te vormen in een muizenembryo, ook al maken ze dat orgaan zelf niet meer aan, sedert ratten en muizen zich 18 miljoen jaar geleden evolutionair hebben gescheiden. Wu: “De rat krijgt dus geen galblaas omdat dat niet kan, maar doordat de mogelijkheid is verhuld door een ratspecifiek ontwikkelingsprogramma.”

Menselijke cellen

De volgende stap was de introductie van menselijke cellen in een organisme. De onderzoekers kozen koeien- en varkensembryo’s als ‘gastheer’ voor de menselijke cellen. Die keuze werd vooral bepaald door de overweging dat de organen van die beesten en die van mensen meer overeenkomsten hebben dan die van mensen en muizen.
De belangrijkste vraag was of mensencellen het zouden overleven in een koeien- of varkensembryo. Mensen en varkens staan evolutionair gezien vijf keer verder af van varkens als ratten van muizen. Zo is de draagtijd bij varkens eenderde van de negen menselijke maanden. Izpisua Belmonte: “Het is of de menselijke cellen op een snelweg terechtkomen waar harder wordt gereden dan op de gewone weg. Als de snelheid verschilt dan komen er ongelukken.”

Aangezien de proeven met koeienembryo’s lastiger en duurder waren dan met varkensembryo’s (??) besloten de onderzoekers zich op varkens te richten. Uiteindelijk bestudeerden ze in vier jaar tijd 1500 varkensembryo’s en cellen van 40 mensen, waaronder ook varkenshouders. Izpisua Belmonte zegt dat ze het werk hadden onderschat. “Dit was een krachttoer.”
De onderzoekers bekeken eerst welke vorm van menselijke stamcellen het beste aansloeg in de varkensembryo’s. Dat bleken de ‘intermediaire’ pluripotente stamcellen te zijn. Dat is een stamcel die qua ontwikkeling na de oorspronkelijke embryonale stamcel komt, maar voor de zogeheten ‘geactiveerde’ stamcelfase.

Overleven

De menselijke cellen overleefden in de varkensembryo. Vervolgens werden de vruchten geïmplanteerd in de baarmoeder van zeugen, waar die zich drie tot vier weken konden ontwikkelen. Izpisua Belmonte: “Dat is lang genoeg om erachter te komen hoe menselijke en varkenscellen zich vermengen en vroeg genoeg om ethische kwesties rond chimere dieren voor te zijn.”
De ‘opbrengst’ bleek tegen te vallen. Het aandeel menselijke cellen in de vrucht na die drie, vier weken in de varkensbaarmoeder bleek klein te zijn. De onderzoekers vinden dat goed nieuws. Een van de bedenkingen tegen het creëren van menselijk/dierlijke chimeren is dat ze te veel op een mens zouden lijken. Slacht je zonder problemen een varken met mensentrekken? Het is maar een vraag. Zo zouden de onderzoekers op deze wijze geen menselijke hersens willen ‘kweken’.
De ingespoten ‘geactiveerde’ menselijke stamcellen vormden ook geen hersencellen, maar spiercellen en voorlopercellen van organen. Izpisua Belmonte: “We wilden weten of deze aanpak ook met menselijke cellen werkt. Nu we dat weten is onze volgende stap de efficiëntie te verbeteren en ervoor te zorgen dat de menselijke cellen zich in het varken tot een bepaald orgaan ontwikkelen.”
Daartoe gaan de onderzoekers net zo te werk als bij de muizenembryo’s met rattencellen, waarbij er het een en ander aan de celgenomen wordt veranderd. Of dat al tot resultaat heeft geleid, vertelt het verhaal niet. Wordt ongetwijfeld vervolgd.

Grote vraag

De (mijn) grote vraag is natuurlijk of we het goed vinden dat er zo met mensen(cellen) en dieren wordt omgesprongen. Het knutselen aan het menselijk genoom van embryonale stamcellen wordt voorlopig nog tegengehouden, maar hoe lang nog? En nu dus die ‘menselijke’ beesten die gehouden worden voor de orgaandonatie. Aan mensen.
Steeds komt bij mij weer dat beeld boven van de mensenfabrieken uit de toekomst(?)roman van Aldous Huxley: De heerlijke nieuwe wereld (Brave new world). Waar blijft die openbare discussie of laten we de wetenschappers de marsroute bepalen? Hoe je het wendt of keert, binnen niet al te lange tijd zullen dit soort methodes praktijk kunnen zijn. En wat dan?

Bron: EurekALert