Voor het eerst zijn genetische mengelingen van apen en varkens levend geboren – maar de dieren zijn wel binnen een week overleden. De twee biggen, het werk van een Chinees team, zagen er normaal uit, ook al was een klein deel van hun cellen afkomstig van java-apen.
‘Dit is het eerste verslag van volledig voldragen varken-aap-chimeren’, zegt Tang Hai van het State Key-laboratorium voor stamcel- en voortplantingsbiologie in Peking.
Het uiteindelijke doel van het onderzoek is om menselijke organen in dieren te laten groeien, met het oog op transplantatie. Maar deze resultaten laten zien dat we daar nog wel een eind van af zitten.
‘Er komt een moment dat we een grieppandemie niet kunnen voorkomen’
Ron Fouchier staat aan de frontlinie in de strijd tegen de griep. Met nieuwe vaccins wil hij ons beschermen tegen toekomstige pandemieën.
Fluorescerende cellen
Hai en collega’s hebben genetisch gemodificeerde cellen van java-apen op kweek laten groeien zodat ze een fluorescerend eiwit genaamd GFP produceerden. Hierdoor konden de onderzoekers de cellen en hun nakomelingen volgen.
Vervolgens leidden ze embryonale stamcellen af van deze aangepaste cellen. Die injecteerden ze in varkensembryo’s, vijf dagen na de bevruchting.
Meer dan vierduizend van deze embryo’s werden vervolgens in zeugen ingebracht. Tien biggen werden geboren, waarvan er twee chimeren waren. Alle dieren overleden binnen een week.
Verschillende weefsels van de chimere biggen, waaronder het hart, de lever, de milt, de longen en de huid, bestonden deels uit apencellen. Wel waren de verhoudingen laag: één apencel per duizend tot tienduizend varkenscellen.
Orgaan van primatencellen
Het is onbekend waaraan de biggen zijn gestorven, zegt Hai. Omdat de niet-chimere biggen ook zijn overleden, vermoedt het team dat de sterfte te maken heeft met het in-vitro-fertilisatieproces (IVF) en niet met het chimerisme. IVF werkt namelijk veel minder goed bij varkens dan bij mensen en sommige andere dieren.
Het team probeert nu gezonde dieren te maken met een groter gehalte aan apencellen, zegt Hai. Als dat is gelukt, is de volgende stap om biggen te maken die een orgaan hebben dat volledig uit primatencellen bestaat.
Iets dergelijks is al gelukt bij knaagdieren. In 2010 maakte Hiromitsu Nakauchi, nu verbonden aan de Stanford-universiteit in Californië, muizen met rattenalvleesklieren. Dat deed hij door de muizen zo aan te passen dat hun eigen cellen zich niet tot alvleesklieren konden ontwikkelen.
Deels menselijk brein
Verder maakte het team van Juan Carlos Izpisua Belmonte van het Salk-instituut in Californië in 2017 al varken-mens-chimeren. In die dieren was echter maar een op de honderdduizend cellen een mensencel. Ook mochten deze embryo’s zich maar een maand lang ontwikkelen. De reden: het brein van zo’n chimeer zou weleens deels menselijk kunnen zijn.
Daarom gebruiken Hai en zijn team apencellen in plaats van menselijke cellen. Maar hoewel het gehalte aan apencellen in hun chimeren hoger is dan het gehalte van menselijke cellen in de chimeren van Belmonte, is het nog steeds erg laag.
‘Gezien de extreem lage chimerische effectiviteit en de dood van alle dieren, vind ik dit eigenlijk vrij ontmoedigend’, zegt stamcelonderzoeker Paul Knoepfler van de Universiteit van Californië te Davis. Hij is er niet van overtuigd dat het ooit mogelijk zal zijn om organen geschikt voor transplantatie te laten groeien door mens-dier-chimeren te maken. Desondanks vind hij het zinnig om deze aanpak te onderzoeken naast andere mogelijkheden zoals het kweken van het benodigde weefsel.
Communicatieproblemen
Luc van der Laan, hoofd van het Laboratory of Experimental Transplantation and Intestinal Surgery van het Erasmus MC, is het met Knoepfler eens dat de resultaten vooral laten zien hoe moeilijk en inefficiënt de gebruikte methode is. ‘Dat kan onder andere te maken hebben met communicatieproblemen tussen cellen van verschillende soorten’, stelt Van der Laan.
Van der Laan is het daarom niet eens met de Chinese onderzoekers, die het laten groeien van menselijke organen in dieren de ‘meest veelbelovende methode om organen buiten het lichaam te kweken’ noemen. Hij ziet meer in het laten groeien van organen uit stamcellen terwijl ze ‘op de pomp’ zijn geplaatst: een machine die de cellen voorziet van zuurstof en voedingsstoffen.
Mens-aap-chimeren
Volgens een artikel dat in juli 2019 verscheen in de Spaanse krant El Pais heeft het team van Belmonte inmiddels mens-aap-chimeren gemaakt in China. De resultaten van dat onderzoek zijn nog niet gepubliceerd.
Hoewel chimeren van verschillende soorten niet van nature voorkomen, kunnen de lichamen van dieren, mensen inbegrepen, wel bestaan uit een mix van cellen. Veel moeders hebben bijvoorbeeld cellen van hun kinderen in hun organen, een verschijnsel dat microchimerisme wordt genoemd.
Het onderzoek van Hai en collega’s is gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Protein & Cell.