Het klinkt als een horrorscenario, maar is keurige wetenschap. Biologen hebben een embryo gemaakt met cellen van varkens én mensen. Het doel? Het gedrag van stamcellen beter doorgronden.
Het maken van de combinatie varken/mens bleek lastiger dan gedacht, meldden de biologen donderdag in het vakblad Cell. Toch lukte het hen om een embryo te maken met daarin cellen van zowel varkens als mensen.
Het doel is daarbij expliciet niet om die embryo’s te laten uitgroeien tot volwaardige mengwezens (zogeheten chimaera’s), melden de onderzoekers. In plaats daarvan lieten ze de samengestelde embryo’s drie tot vier weken groeien. ‘Dat was lang genoeg om te begrijpen hoe de menselijke cellen mengen met de varkenscellen,’ zegt bioloog Izpisua Belmonte, co-auteur van het onderzoek, ‘maar kort genoeg dat we ons nog geen zorgen hoeven maken over de ethische kwesties rond volwassen chimaera’s.’
Dergelijke voorlopers van chimaera’s zijn volgens de onderzoekers interessant omdat ze in zo’n embryo beter kunnen bestuderen hoe menselijke stamcellen precies groeien. Dat zijn voorlopercellen die nog geen specifieke functie in het lichaam hebben aangenomen. Stamcellen opkweken in petrischaaltjes en ze vervolgens laten ontwikkelen tot specifieke cellen, blijkt tot nog toe vaak lastig. ‘We dachten dat menselijke cellen in een dier groeien gemakkelijker zou zijn’, zegt Belmonte. ‘We moeten nog enorm veel leren over de ontwikkeling van deze cellen.’
Varken met mensenbrein
De gecombineerde embryo’s bestonden hoofdzakelijk uit varkenscellen. De toegevoegde menselijke stamcellen verzorgden slechts een klein deel van het celmateriaal; in dit geval zorgden ze vooral voor spiercellen en voorlopercellen van organen. Dat was overigens bewust. Onderzoekers willen niet dat de mengvormen al te menselijk worden, zodat je bijvoorbeeld niet de bizarre situatie krijgt waarin een varken menselijke hersencellen krijgt.
Het mengen van varkens en mensen was een vervolgstap op succesvol vooronderzoek. De onderzoekers begonnen met het dupliceren van de resultaten van anderen, die het in 2010 al voor elkaar kregen om een chimaera van ratten en muizen te maken. Nadat het lukte om een muis met een rattenalvleesklier te maken, besloten de biologen een volgende stap te zetten. Zij gebruikten de genetische knip-en-plak-techniek CRISPR/CAS om heel specifieke genen in het muizen-DNA uit te schakelen – bijvoorbeeld het gen voor een alvleesklier, oog, of hart.
‘De rattencellen bevatten een functioneel kopie van deze genen’, zegt onderzoeker Jun Wu, die ook aan het artikel meeschreef. ‘Door de aanpassingen konden deze cellen de concurrentieslag winnen.’ Bij het volgroeien van de gemengde embryo’s hadden deze muizen ineens rattenogen, een rattenhart of een rattenalvleesklier. De ratcellen bleken zelfs in staat om de muizen een galblaas te geven, een orgaan dat ratten ergens in de afgelopen 18 miljoen jaar al stopten met maken – een bewijs dat de genetische code voor dat orgaan wel nog steeds aanwezig is.
Varkens of koeien?
Na het succes met de combo van muizen en ratten, wilden de biologen de stap zetten naar mengvormen met menselijk materiaal. De keus ging tussen koeien of varkens, allebei dieren met ongeveer even grote organen. De keus viel uiteindelijk op varkens, omdat koeienembryo’s duurder bleken en moeilijker om te behandelen. Ook in het geval van varkens was het echter geen sinecure om de embryo’s met menselijke cellen te bevolken. Varkens staan vanuit evolutionair oogpunt grofweg vijfmaal verder weg van mensen dan muizen van ratten. Maar belangrijker nog is dat varkensembryo’s zich ongeveer driemaal sneller ontwikkelen dan de embryo’s van mensen. Om ervoor te zorgen dat de cellen op het juiste punt van hun ontwikkeling met elkaar in aanraking kwamen, moest de timing van het introduceren van het menselijk materiaal heel nauwkeurig worden afgestemd.
Op dit moment zijn de biologen druk bezig met de volgende stap in hun onderzoek. Net als bij de muizen, willen zij nu het varkens-DNA zodanig manipuleren dat er ruimte overblijft voor de groei van specifieke menselijke organen. ‘Het ultieme doel van dit onderzoek is om functionele organen te laten groeien die je kunt transplanteren’, zegt Belmonte. ‘Maar dat is nu nog ver weg.’
Altijd op de hoogte blijven van het laatste wetenschapsnieuws? Meld je nu aan voor de New Scientist nieuwsbrief.
Lees ook: