Mens-varken-hybride gemaakt in het laboratorium: hier zijn de feiten

Wetenschappers hopen dat de chimere embryo’s belangrijke stappen zullen zijn in de richting van levensreddende, in het laboratorium gekweekte organen.

Op een opmerkelijke – zij het waarschijnlijk controversiële – prestatie hebben wetenschappers vandaag aangekondigd dat ze de eerste succesvolle mens-dier-hybriden hebben gecreëerd. Het project bewijst dat menselijke cellen in een niet-menselijk organisme kunnen worden geïntroduceerd, kunnen overleven en zelfs kunnen groeien in een gastdier, in dit geval varkens.

Deze biomedische vooruitgang is lange tijd een droom en een dilemma geweest voor wetenschappers die een kritiek tekort aan donororganen hoopten aan te pakken.

Elke tien minuten wordt er een persoon toegevoegd aan de nationale wachtlijst voor orgaantransplantaties. En elke dag sterven 22 mensen op die lijst zonder het orgaan dat ze nodig hebben. Wat als je, in plaats van te vertrouwen op een genereuze donor, in plaats daarvan een op maat gemaakt orgaan in een dier zou kunnen laten groeien?

Dat is nu een stap dichter bij de realiteit, meldt een internationaal team van onderzoekers onder leiding van het Salk Institute in het tijdschrift Cell . Het team creëerde wat wetenschappelijk bekend staat als een hersenschim: een organisme dat cellen van twee verschillende soorten bevat. (Lees meer over de DNA-revolutie in het tijdschrift National Geographic .)

In het verleden waren mens-dier-chimeren buiten bereik. Dergelijke experimenten komen momenteel niet in aanmerking voor publieke financiering in de Verenigde Staten (tot nu toe heeft het Salk-team voor het chimera-project vertrouwd op particuliere donoren). Ook de publieke opinie heeft de schepping belemmerd van organismen die deels menselijk en deels dierlijk zijn.

Maar volgens hoofdonderzoeksauteur Jun Wu van het Salk Institute hoeven we alleen maar naar mythische hersenschimmen te kijken – zoals de mens-vogel-hybriden die we kennen als engelen – voor een ander perspectief.

‘In oude beschavingen werden hersenschimmen geassocieerd met God’, zegt hij, en onze voorouders dachten dat ‘de chimere vorm mensen kan bewaken.’ In zekere zin is dat wat het team hoopt dat mens-dier-hybriden ooit zullen doen.

Een hersenschim bouwen

Er zijn twee manieren om een ​​chimaera te maken. De eerste is het inbrengen van de organen van het ene dier in het andere – een riskante onderneming, omdat het immuunsysteem van de gastheer ervoor kan zorgen dat het orgaan wordt afgestoten.

De andere methode is om op embryonaal niveau te beginnen, door de cellen van het ene dier in het embryo van een ander dier te introduceren en ze samen te laten uitgroeien tot een hybride.

Het klinkt raar, maar het is een ingenieuze manier om uiteindelijk een aantal lastige biologische problemen op te lossen met in het laboratorium gekweekte organen.

Toen wetenschappers stamcellen ontdekten, de meestercellen die elk soort lichaamsweefsel kunnen produceren, leken ze een oneindige wetenschappelijke belofte te bevatten. Maar het is moeilijk om die cellen ervan te overtuigen uit te groeien tot de juiste soorten weefsels en organen.

Cellen moeten overleven in petrischalen. Wetenschappers moeten steigers gebruiken om ervoor te zorgen dat de organen in de juiste vorm groeien. En vaak moeten patiënten pijnlijke en invasieve procedures ondergaan om de weefsels te verzamelen die nodig zijn om het proces op gang te brengen.

Aanvankelijk dacht Juan Carlos Izpisua Belmonte , een professor aan het Gene Expression Laboratory van het Salk Instituut, dat het concept van het gebruik van een gastheerembryo om organen te laten groeien eenvoudig genoeg leek. Het kostte Belmonte en meer dan veertig medewerkers echter vier jaar om erachter te komen hoe je een mens-dier-chimaera kon maken.

Om dit te doen, maakte het team gebruik van eerder chimaera-onderzoek op muizen en ratten.

Andere wetenschappers hadden al ontdekt hoe ze het alvleesklierweefsel van een rat in een muis konden laten groeien. Woensdag maakte dat team bekend dat de alvleesklier van muizen die in ratten werd gekweekt diabetes met succes behandelde toen delen van de gezonde organen in zieke muizen werden getransplanteerd.

De door Salk geleide groep ging nog een stap verder met het concept en gebruikte de genoombewerkingstool genaamd CRISPR om blastocysten van muizen te hacken – de voorlopers van embryo’s. Daar verwijderden ze genen die muizen nodig hebben om bepaalde organen te laten groeien. Toen ze rattenstamcellen introduceerden die deze organen konden produceren, floreerden die cellen.

De muizen die daaruit voortkwamen, slaagden erin volwassen te worden. Sommigen lieten zelfs chimere galblazen groeien, gemaakt van cellen van muizen en ratten, ook al hebben ratten dat specifieke orgaan niet.

Afwijzingsrisico

Het team nam vervolgens stamcellen van ratten en injecteerde deze in varkensblastocysten. Deze versie faalde – niet verrassend, aangezien ratten en varkens dramatisch verschillende draagtijden en evolutionaire voorouders hebben.

Maar varkens hebben een opmerkelijke gelijkenis met mensen. Hoewel het minder lang duurt voordat ze zwanger worden, lijken hun organen veel op die van ons.

Niet dat deze overeenkomsten de taak er gemakkelijker op maakten. Het team ontdekte dat ze, om menselijke cellen in de varkens te introduceren zonder ze te doden, de timing precies goed moesten vinden.

“We hebben tijdens het ontwikkelingsproces drie verschillende soorten menselijke cellen geprobeerd, die feitelijk drie verschillende tijden vertegenwoordigen”, legt Jun Wu uit, een wetenschapper van het Salk Institute en de eerste auteur van het artikel. Met vallen en opstaan ​​kwamen ze erachter dat naïeve pluripotente cellen – stamcellen met een onbeperkt potentieel – niet zo goed overleefden als cellen die zich wat verder hadden ontwikkeld.

Toen die precies goede menselijke cellen in de varkensembryo’s werden geïnjecteerd, overleefden de embryo’s. Vervolgens werden ze in volwassen varkens gestopt, die de embryo’s drie tot vier weken droegen voordat ze werden verwijderd en geanalyseerd.

In totaal creëerde het team 186 chimere embryo’s in een later stadium die overleefden, zegt Wu, en “we schatten dat elk ongeveer één op de 100.000 menselijke cellen had.”