De wetenschap van het “kindje kopen” is een nieuwe drempel over, toch bij knaagdieren. Chinese wetenschappers zijn erin geslaagd om gezonde muizenbaby’s te genereren bij ouders van hetzelfde geslacht, twee vaders of twee moeders.
De onderzoekers genereerden ook nakomelingen bij twee muizenvaders, maar deze nakomelingen stierven kort na de geboorte. Dit onderstreept het feit dat de nieuwe techniek nog altijd tegen serieuze obstakels aanloopt.
De aanpak van het team, die berust op stamcelwetenschap en de CRISPR-Cas9 genetische aanpassing, is ‘een nieuwe manier om nakomelingen te genereren bij zoogdieren van hetzelfde geslacht,’ zegt hoofdauteur Qi Zhou, die aan stamcel en voortplantingsbiologie werkt aan de Chinese Academy of Sciences. Als het proces aanzienlijk verbeterd kan worden en als het goed werkt bij grotere zoogdieren, zou het eventueel hoop kunnen bieden aan menselijke homokoppels die kinderen willen hebben die biologisch verwant zijn aan beide ouders.
Toch blijft dat een scenario voor de lange termijn en zou het misschien nooit wetenschappelijk haalbaar kunnen worden. ‘De hoeveelheid werk die noodzakelijk is om er zeker van te worden dat dit geen kwaad doet bij mensen is enorm en zeker ver in de toekomst, ‘zegt Fyodor Urnov, adjunct-directeur van het Altius Institute for Biommedical Sciences in Seattle, die niet betrokken was bij het onderzoek. Het zou bovendien uitermate controversieel blijven; onder meer omdat de nakomelingen van twee vrouwen geen Y-chromosoom hebben en dus enkel vrouwelijk kunnen zijn.
Andere onderzoekers hadden reeds nazaten verkregen van twee vrouwtjesmuizen, maar de knaagdieren ontwikkelden verschillende gezondheidsproblemen en het proces was omslachtiger, zegt Zhou. Wetenschappers in de Verenigde Staten hadden al eerder nageslacht van twee mannetjesmuizen voortgebracht maar dat project hield een volledig andere techniek in; namelijk het creëren van een “tussenmoeder. Dit betekent dat een van de vaders het vermogen was gegeven om eitjes te vormen. Dat tweevaderlijke proces zou niet toepasbaar zijn op mensen (of toch niet met de huidige technologieën) omdat het verder bouwt op een genetische anomalie die mensen onvruchtbaar zou maken, zegt Richard Behringer, een professor in de genetica aan het M.D. Anderson Cancer Center aan de University of Texas die de vroegere experimenten met twee vaders leidde. Over het onderzoek van Zhou en zijn collega’s zegt hij dat het ‘een technische krachttoer’ is. De bevindingen van het team zijn vorige week donderdag gepubliceerd in een artikel in Cell Stem Cell.
Om muizen te verkrijgen die biologisch gerelateerd zijn aan twee moeders, stelden Zhou en zijn collega’s onvolgroeide eitjes bloot aan chemicaliën die ervoor zorgden dat de eitjes zich gedroegen alsof ze bevrucht waren en zich begonnen te delen. Van deze eitjes konden de wetenschappers stamcellen oogsten die haploïde waren; dit betekent dat ze elk maar de helft van het normale aantal chromosomen bevatten in plaats van een volledig set van twee ouders.
Vervolgens wasten de onderzoekers de overgebleven instructies van de haploïde stamcellen zodat ze zich zouden gedragen als eitjes. Ze volbrachten dit door CRISPR te gebruiken om drie essentiële DNA-stukken te verwijderen die controleren welke schakelaars aan- en uitstaan langs het genoom om de specifieke oudergenen te laten zien (een fenomeen dat “imprinting” heet). Daarna moesten deze zelfde cellen aangemoedigd worden om zich meer zoals sperma te gedragen.
De onderzoekers hebben daarom nog andere belangrijke DNA-sequenties verwijderd die beheerden welke genen aan en uit staan. Vervolgens injecteerden de onderzoekers iedere kunstmatige spermacel in een ander eitje en creëerden ze zo een tweemoederlijk embryo. Uiteindelijk werd het embryo geïmplanteerd in de baarmoeder van een derde muis die als surrogaatmoeder fungeerde. Op deze manier bleef het team over met 29 levende muizen van 210 embryo’s; een slaagpercentage van grofweg 14 percent. Deze muizenbaby’s groeiden op en kregen hun eigen nakomelingen, verwekt door mannetjesmuizen.
Proberen om muizen te verwekken met twee vaders was nog complexer en veel minder succesvol. De eerste stappen waren dezelfde: de onderzoekers begonnen met sekscellen (deze keer zaadcellen) en wendden laboratoriumtechnieken aan om haploïde stamcellen los te krijgen. Vervolgens verwijderden ze zeven DNA-stukken, gebieden die over imprinting gaan, van elk van deze cellen. Daarna injecteerden ze alle gemodificeerde spermastamcellen, samen met het sperma van een tweede vader, in een eitje waarvan de celkern verwijderd was zodat het geen eigen biologische instructies meer had. Om dit twee-vaders-systeem te laten werken, is er nog altijd een placenta nodig die de foetus voedt tijdens de zwangerschap. Dus moest daarna een zwaar proces plaatsvinden om placentavormend materiaal te verkrijgen van een volledig gescheiden, niet-levensvatbaar embryo en dan deze externe bijdrage in het tweevaderlijke embryo op te nemen. Uiteindelijk werd dat samengeflanste embryo geïmplanteerd in een surrogaatmoeder. Minder dan twee procent van de muizen die op deze manier gecreëerd is, is levend geboren en zelfs zij stierven kort na de geboorte.
‘De snelle dood van de nakomelingen wees uit dat er nog altijd enkele onbekende voortplanting- en ontwikkelingshindernissen waren om tot de productie van tweevaderlijke muizen over te gaan,’ bemerkt Baoyang Hu, een hoofdauteur van het nieuwe onderzoek aan de Academy. ‘In de natuur is tweemoederlijke voortplanting, of parthenogenese, redelijk gangbaar onder gewervelde dieren zoals bij amfibieën, reptielen en vissen. Desalniettemin is succesvolle voortplanting bij twee mannetjes erg zeldzaam en kan het enkel bij enkele vissoorten voorkomen in experimentele omstandigheden.’ Dit betekent dat de productie van tweevaderlijke muizen ‘meer hindernissen zal moeten overwinnen dan de tweemoederlijke muizen.’
Yi Zhang, een professor in de genetica aan de Harvard Medical School, die niet betrokken was bij het onderzoek, zegt dat het belangrijkste voordeel van deze nieuwe bevindingen het aanpakken van enkele wetenschapsvragen is en de manier waarop het de wetenschappelijke grenzen van voortplanting en epigenetica aftast. ‘Vanuit een wetenschappelijk oogpunt is dit zelfs bij muizen erg moeilijk,’ zegt hij. ‘En bij primaten en mensen zal het tien keer zo moeilijk zijn.’
Vertaling: Iris Van Gerwen
