Een varken als organenfabriek

De angst bestaat dat menselijke cellen of organen proefdieren zullen opzadelen met 'menselijke karakteristieken'.

Waarom wetenschappers mensencellen in dieren inplanten

In de natuur zijn kruisingen tussen soorten schering en inslag. Maar wat als we mensencellen in andere dieren inplanten, bijvoorbeeld om organen voor transplantatie te kweken? Technisch kan dat nog niet, maar de mogelijkheid verhit nu al de gemoederen.

Vroeger was het eenvoudig. Mensen, zo dachten we, bestonden voor de helft uit genen van hun vader, en de andere helft kwam van hun moeder – punt. Die visie moeten we dringend bijsturen. Almaar meer wetenschappers omschrijven de mens als een ‘superorganisme’ of zelfs een ‘ecosysteem’. Dat een massa bacteriën in onze darmen en op onze huid leven, die ons doen en zelfs ons denken beïnvloeden, is daar maar één uitdrukking van. Vorig jaar meldde het vakblad Perspectives on Psychological Science dat daarnaast minstens 145 van onze belangrijke genen afkomstig zijn van bacteriën en virussen. In de loop van de evolutie hebben we die genen overgenomen van indringers in ons lichaam en opgenomen in ons genoom, het geheel van alle genen van een individu. Ook de mitochondriën, de motortjes die onze cellen van energie voorzien, waren oorspronkelijk bacteriën.

Een ander vakblad, Molecular Human Reproduction, schreef dat ook cellen van andere mensen in ons lichaam kunnen terechtkomen. Met name die van onze moeder, broers en zussen. Moeders kunnen op hun beurt cellen van hun kinderen in zich krijgen – dat zou eerder regel dan uitzondering zijn. Dat kan tot absurde resultaten leiden, zoals een vrouw die voor een piepklein deel man is, omdat cellen van haar zoon tijdens de zwangerschap via de moederkoek in haar lichaam zijn geïnfiltreerd. 8 procent van alle tweelingen heeft dan weer twee bloedgroepen, omdat ze in de baarmoeder cellen met elkaar hebben uitgewisseld. Die cellen kunnen in alle organen terechtkomen, de hersenen inbegrepen. Sommige mensen zijn zelfs een volledige mix van twee individuen. Zo’n mix ontstaat wanneer tweelingen vroeg in hun embryonale ontwikkeling zo intens met elkaar verstrengeld raken dat er maar één mens uit groeit.

Schudden aan de levensboom

Volgens een aloud dogma kunnen individuen van verschillende soorten zich niet samen voortplanten. Als ze al nakomelingen zouden krijgen, zouden die onvruchtbaar zijn. Paarden en ezels krijgen bijvoorbeeld samen onvruchtbare muildieren of muilezels, zo luidt het klassieke verhaal. Daardoor zou er niet aan de grenzen van een soort getornd worden. Maar dat dogma staat onder almaar zwaardere druk. De definitie van ‘een soort’ is blijkbaar te strak, en de vraag rijst of we ze niet moeten herzien. Een recent overzichtsartikel in het topvakblad Science, met als veelzeggende titel ‘Het dooreenschudden van de levensboom’, besloot dat wetenschappers overal waar ze ernaar zoeken hybriden tussen soorten vinden. Ook kruisingen zouden dus al eerder regel dan uitzondering zijn. Hybridisatie zou zelfs een belangrijk mechanisme voor soortvorming zijn, zeker in planten: al naargelang de bron is tussen 4 en 10 procent van alle plantensoorten zo ontstaan.

Bij dieren is het wat minder, maar bijvoorbeeld de Italiaanse mus wordt als een aparte soort erkend, hoewel ze een kruising is tussen de Spaanse mus en onze huismus. De zeldzame Amerikaanse rode wolf is een vruchtbare hybride tussen de gewone grijze wolf en de kleinere coyote. In dierentuinen groeien lijgers, kruisingen tussen leeuwen en tijgers, uit tot de grootste katachtigen van onze tijd. Er bestaan vruchtbare kruisingen tussen de ijsbeer en de grizzly, waardoor de door de klimaatopwarming bedreigde ijsbeer sneller zou kunnen uitsterven. Binnen sommige tropische vlindergeslachten kan meer dan een derde van alle soorten onderling vruchtbare hybriden vormen. En op de Galapagos zijn de individuen van verschillende soorten darwinvinken op hetzelfde eiland meer aan elkaar verwant dan aan individuen van de eigen soort op een ander eiland.

Dat bacteriën aan de lopende band genen met elkaar uitwisselen, over arbitraire grenzen die wij ‘soorten’ of ‘stammen’ noemen heen, is al lang bekend. Dat het ook voor dieren zou opgaan, is een nieuw inzicht. Het genoom blijkt uitermate flexibel te zijn. Binnen sommige muggengeslachten zou minder dan 10 procent van het genoom ‘origineel’ zijn, in de betekenis van: niet afkomstig van andere muggensoorten. Eenden en ganzen vormen gemakkelijk hybriden, bijvoorbeeld omdat kuikens zich al eens vergissen en de verkeerde moeder volgen nadat ze uit het ei zijn geslopen. Als die moeder tot een andere soort behoort, zullen de diertjes later individuen van die ‘vreemde’ soort als partner kiezen.

Dat kruisingen courant zijn, is niet onbegrijpelijk. Ze zijn een veel snellere manier om genetische variatie in een systeem te krijgen dan voortplanting binnen de eigen soort. Kruisingen van Amerikaanse wolven met gedomesticeerde honden geven de nakomelingen van de wolf bijvoorbeeld meer weerstand tegen hondsdolheid. Bacteriën kunnen weerstand tegen antibiotica aan elkaar doorgeven, muggen doen hetzelfde met weerstand tegen insecticiden. Flexibiliteit loont in de natuur, net als in onze maatschappij.

Het heeft niet lang geduurd voor wetenschappers mogelijkheden zagen in die flexibiliteit. Enkele weken geleden voorspelde New Scientist dat een van de wetenschappelijke doorbraken van 2017 het ‘ontuitsterven’ van het Amerikaanse heidehoen zou zijn. Een procedure staat in de steigers om het dier, dat in het begin van de twintigste eeuw verdween, terug te halen. Uit het DNA van opgezette hoenderen in musea is om te beginnen hun genetische specificiteit gehaald. Biotechnologen zullen het genoom van cellen van het sterk verwante prairiehoen (dat wel nog bestaat) bijsturen, zodat ze de veranderingen in zich dragen die nodig zijn om er een heidehoen van te maken. Vervolgens zullen ze die cellen inplanten in een prairiehoen. Dat zal daardoor nog uitsluitend eieren of zaadcellen produceren die genetisch gezien van het heidehoen zijn. En zo wordt de uitgestorven soort weer tot leven gewekt. Het spreekt vanzelf dat medewerkers van zulke ‘lazarusprojecten’ nog andere uitgestorven diersoorten op hun lijstje hebben staan.

Van muizen en mensen

Een prairiehoen met voortplantingscellen van een heidehoen is wat wetenschappers een ‘chimaera’ noemen: een samenstelling van verschillende diersoorten. De term vindt zijn oorsprong in de Griekse mythologie. Daarin is de Chimaera een driekoppig dier, volgens Homerus aan de voorkant een leeuw, in het midden een geit en aan de achterkant een slang. Zo’n vaart zal het in onze wereld niet lopen, maar wetenschappers sleutelen wel aan chimaeren van muizen of varkens enerzijds en mensencellen anderzijds. De bedoeling is nobel: oplossingen zoeken voor, onder meer, het nijpende tekort aan donororganen voor transplantatie. Als varkens bijvoorbeeld menselijke harten of longen zouden kunnen produceren, zou dat een doorbraak in de geneeskunde zijn.

Vandaag is dat sciencefiction. Een recent overzicht van chimaeren van mensen en proefdieren in het topvakblad Nature leest als een ontnuchterend verslag van veel vallen en moeizaam overeind krabbelen. De eerste kunstmatige chimaeren werden in de jaren 70 gecreeerd. Eerst tussen kippen en kwartels, daarna tussen ratten en muizen. Daarbij werden stamcellen van de ene soort gespoten in embryo’s van de andere. Meestal bleek na de geboorte dat een dier overwegend cellen van één soort had, vooral vanwege de verschillende ontwikkelingssnelheid van de cellen. Muizen, bijvoorbeeld, hielden bij de geboorte amper rattencellen over. Met verwante soorten – zoals twee soorten muizen, geiten of runderen – ging het beter. Ook met twee soorten apen bleek het mogelijk, maar met apen en muizen liep het dan weer minder goed. Het vakblad Cell Stem Cell beschreef vorig jaar 1400 pogingen om menselijke stamcellen in muizenembryo’s te smokkelen. In 7 gevallen kon het resultaat als een chimaera bestempeld worden, omdat er voldoende mensencellen in achtergebleven waren: gemiddeld tussen 1 en 4 mensencellen per 10.000 muizencellen.

Wetenschappers hopen dat het gemakkelijker zal zijn om mensencellen in varkens te ‘mengen’, omdat de ontwikkeling van mensen en varkens veel meer gelijkloopt. Vandaag experimenteren ze nog met varkens onderling, en gaan ze na of het ene dier cellen of organen van het andere assimileert. Er is al een varken gekweekt met een pancreas afkomstig van cellen van een ander varken. Het ultieme doel is dat varkens menselijke organen ontwikkelen die in een patiënt kunnen worden overgeplant. In het beste geval zijn die organen gekweekt met cellen van de patiënt, waardoor je het risico op afstotingsverschijnselen beperkt – nu moeten patiënten daarvoor zware immuunsysteemonderdrukkers gebruiken.

De vraag is natuurlijk of varkens ‘vreemde’ organen in hun lichaam lang genoeg zullen aanvaarden om ze te laten uitgroeien. De evolutionaire lijnen van varkens en mensen zijn ongeveer 96 miljoen jaar geleden van elkaar afgesplitst, wat gigantisch lang geleden is. Het zou beter zijn, schrijven de auteurs van het artikel in Nature, om apen als ‘organenfabriek’ te gebruiken. Maar, zo benadrukken ze, ‘in veel landen verbiedt de wetgeving zulke experimenten’. De wetenschappers besluiten dat er voorlopig meer vragen dan antwoorden zijn rond het gebruik van chimaeren in de geneeskunde.

Morele verwarring

Toch wordt er al grondig nagedacht over de ethische implicaties van de technologie. Twee aandachtspunten worden daarbij naar voren geschoven. Ten eerste is er het ‘publieke ongemak’ bij het ‘onnatuurlijke’ mengen van soorten. Dat kunnen we misschien al nuanceren, aangezien zulke kruisingen in de natuur, zoals gezegd, eerder regel dan uitzondering zijn. Ten tweede is er het welzijn van de proefdieren: ‘Als er ooit chimaeren ontwikkeld worden voor de productie van menselijke organen, zullen die in vleesetende maatschappijen niet gebannen moeten worden, maar wel humaan (sic) behandeld en geslacht’, klinkt het in Nature.

Het meest controversiële item in het debat is de angst dat menselijke cellen of organen proefdieren ook zullen opzadelen met ‘menselijke karakteristieken’. Wetenschappers rapporteerden in 2013 in Cell Stem Cell dat muizen met menselijke stamcellen andere ‘cognitieve mogelijkheden’ hadden dan normale muizen – welke precies, dat was onduidelijk. Niet dat die vraag zich bij ons gauw zal stellen: een rondvraag leerde dat in Vlaanderen niemand echt met de ontwikkeling van chimaeren van mensen en andere dieren bezig is. Zelfs niet in het Vlaams Instituut voor Biotechnologie.

Mensencellen in muizen- of rattenhersenen inplanten, zeggen verdedigers van de technologie, zou het onderzoek naar hersenziektes beduidend vooruithelpen. Zoals er ook al tientallen jaren menselijke kanker- of afweercellen voor onderzoek in muizen worden gespoten, zonder dat daar veel misbaar over wordt gemaakt. Maar hersencellen inplanten, of cellen die moeten uitgroeien tot een volwaardig orgaan, is toch van een andere orde. Ethici vrezen vooral dat dat tot ‘morele verwarring’ zou leiden. Of tot ‘een vermindering van de menselijke waardigheid’. Zolang ze de mens maar op een piëdestal kunnen zetten!

Door DIRK DRAULANS

‘Eenden en ganzen vormen gemakkelijk hybriden, bijvoorbeeld omdat kuikens zich al eens vergissen en de verkeerde moeder volgen nadat ze uit het ei zijn geslopen.’

Reageren op dit artikel kan u door een e-mail te sturen naar lezersbrieven@knack.be. Uw reactie wordt dan mogelijk meegenomen in het volgende nummer.

Partner Content