Varken met een vleugje mens

Chimaera’s, mengvormen van verschillende individuen, komen ook in de natuur voor. Moeders hebben nog jarenlang levende cellen van hun baby in hun lichaam. In zeldzame gevallen kunnen twee eicellen die tegelijkertijd bevrucht zijn en zich ontwikkelen tot twee embryo’s, in een heel vroeg stadium nog samensmelten tot één embryo en uitgroeien tot een gezond mens. Zo iemand weet meestal niet, dat de cellen in zijn of haar lichaam afkomstig zijn van twee genetisch verschillende individuen. Maar als hun DNA-profiel wordt bepaald, kan dat tot grote verwarring leiden, omdat ze een mengprofiel hebben.

In vakblad Cell publiceert een grote internationale groep onderzoekers nu de resultaten van hun pogingen om kunstmatige chimaera’s te maken. Ze deden dit door embryonale stamcellen van de ene soort met een microscopische injectienaald in te brengen in een blastocyste van de andere soort. Een blastocyste is het klompje cellen dat na enige dagen ontstaat uit de bevruchte eicel, vlak voordat dit zich innestelt in de baarmoeder en uitgroeit tot de foetus met placenta. Stamcellen zijn cellen in een vroeg levensstadium die zich nog niet gespecialiseerd hebben in een functie in een orgaan; ze kunnen als het ware nog alle kanten op.

Knip-en-plak

Niettemin slaagden de onderzoekers erin, de stamcellen naar specifieke weefsels en organen te lokken. Ze deden dit door met de genetische ‘knip-en-plak’-techniek Crispr in de muis genen uit te schakelen, die cruciaal zijn voor de ontwikkeling van een bepaald orgaan. De stamcellen, die nog wel het overeenkomstige rattengen hadden, namen dan die niche in. Zo konden ze de rattenstamcellen zelfs een galblaas laten maken in de muis, hoewel ratten geen galblaas hebben. De laatste voorouder van de rat die er nog wel een had, leefde 18 miljoen jaar geleden. Maar de rat heeft nog wel genen die een galblaas kunnen bouwen, en die kwamen in de muis-chimaera weer tot expressie.

Het maken van chimaera’s lukt het best bij nauw verwante soorten, in dit geval dus muizen die stamcellen van ratten kregen. Het is de onderzoekers daarentegen niet gelukt om embryo’s van een koe of varken met stamcellen van een rat te maken; blijkbaar is het verschil tussen deze soorten te groot. Met menselijke stamcellen in varkens lukte dit wel, maar niet al te best. De varkensblastocysten leken geen last te hebben van het injecteren van menselijke stamcellen, maar die stamcellen droegen daarna vrijwel geen cellen bij aan het uitgroeiende embryo.

Willekeurige verspreiding

Meer succes hadden de onderzoekers met menselijke stamcellen die al iets verder in hun ontwikkeling waren, zogeheten intermediaire stamcellen. Na injectie ervan in een varkensblastocyste onstonden dit keer wel mens-varken-chimaera’s. De intermediaire stamcellen werden niet met genetische technieken naar bepaalde weefsels gedirigeerd, en ze verspreidden zich op het oog willekeurig door het gast-embryo.

Dit is zichtbaar, omdat de stamcellen en al hun nakomelingen door genetische modificatie ook nog voorzien zijn van een gen dat een fluorescerend eiwit aanmaakt. Of de mens-varken-embryo’s gezond waren is onbekend, want ze werden na vier weken geaborteerd. Men wilde het risico niet lopen om een varken met een vleugje mens op de wereld te zetten.

In Nederland had dit experiment niet gedaan mogen worden. Artikel 25b van de embryowet verbiedt om ‘een uit menselijke en dierlijke dan wel alleen menselijke embryonale cellen tot stand gebrachte chimère zich langer dan veertien dagen te laten ontwikkelen of in te brengen in een mens of een dier’ Wel mogen onderzoekers in bijvoorbeeld een muis diens immuunsysteem vervangen door een menselijk immuunsysteem. Ook dit is al eens gedaan

Wat is dan eigenlijk de reden dat wetenschappers mens-dier-chimaera’s proberen te maken? Men hoopt uiteindelijk menselijke organen te kunnen kweken in dieren, zodat die beschikbaar zijn als transplantatie-orgaan. Iemand met bijvoorbeeld een falende lever, zou stamcellen (die ook op volwassen leeftijd nog in zijn lichaam voorkomen) kunnen doneren, die in een varken uitgroeien tot een volwaardige lever. Na de geboorte van het varken kan hij dan zijn ‘eigen’ lever als transplantatie-orgaan terugkrijgen, zodat er geen afstotingsproblemen zijn. Ethisch is dat laatste nauwelijks problematisch, want we eten ook de levers van varkens, die daarvoor het leven laten.

Maar hoe ga je om met een varken waarvan de hersenen ook voor een aanzienlijk deel uit menselijke neuronen bestaan? Juist om dat te voorkomen, wil men het dirigeren van de stamcellen naar bepaalde organen in het embryo goed onder de knie krijgen, net als bij de muis.

Diabetes genezen

Een team van wetenschappers in Japan maakte een paar jaar geleden ook al rat-muis-chimaera’s, waarbij de muis een goed functionerende alvleesklier van rattencellen had. Vrijwel gelijktijdig met de publicatie in Cell, presenteert deze groep nu nieuwe resultaten in het blad Nature. In deze studie ‘spiegelen’ ze hun vorige experiment door een rat een alvleesklier van muizencellen te bezorgen.

Uit de alvleesklier isoleerden ze de zogeheten eilandjes van Langerhans, de mini-orgaantjes die insuline produceren. Deze eilandjes van Langerhans transplanteerden ze in muizen die aan diabetes (‘suikerziekte’) leden, omdat hun eigen eilandjes van Langerhans opzettelijk waren beschadigd met een chemische behandeling. De transplantatie sloeg aan, en de nieuwe eilandjes van Langerhans hielden 370 dagen lang de suikerspiegel in het bloed van de muizen op peil. En ruim een jaar is ruim een half muizenleven.

De vooruitzichten om ziektes als diabetes te genezen met deze chimaera’s lijken dus veelbelovend. Maar hoeveel menselijke organen mag een varken nog hebben voordat je hem als een soort mens gaat beschouwen, en hij dus mensenrechten heeft? Of staat en valt alles met de hersenen? En als een chimaera die eruit ziet als een gewoon varken twintig procent menselijke hersencellen heeft? Of vijftig procent? Of maakt zelfs honderd procent niet uit, omdat ze in een varken zitten en functioneren als de hersens van een varken? Er is weer werk aan de winkel voor ethici.