Interspecies Chimera: nieuwe hoop voor mensen die orgaantransplantatie nodig hebben

Eerste studie die de ontwikkeling van interspecies chimera's als nieuwe bron van organen voor transplantaties aantoont.

In een studie gepubliceerd in Cell ¹ worden chimera's – genoemd naar het mythische monster, een kruising tussen een leeuw, een geit en een slang – voor het eerst gemaakt door materiaal van mens en dier te combineren. De menselijke cellen kunnen succesvol groeien in een varken nadat menselijke stamcellen (die zich tot elk weefsel kunnen ontwikkelen) met behulp van een geavanceerde stamceltechnologie in het varkensembryo zijn geïnjecteerd.

Deze studie, onder leiding van professor Juan Carlos Izpisua Belmonte van het Salk Institute for Biological Studies in Californië, is een enorme doorbraak en baanbrekend werk in het begrijpen en benutten van het potentieel van interspecies chimera's en biedt ongekende mogelijkheden om de vroege embryonale ontwikkeling en orgaanvorming te bestuderen.

Hoe is de chimera mens-varken ontwikkeld?

De auteurs beschrijven dit proces echter als tamelijk inefficiënt met een laag succespercentage van slechts ongeveer 9 procent. Ze observeerden echter ook dat menselijke cellen succesvol functioneerden in een mens-varken-chimeer. Het lage succespercentage wordt voornamelijk toegeschreven aan de evolutionaire verschillen tussen mens en varken , en er was ook geen bewijs dat menselijke cellen integreerden in de onrijpe vorm van hersenweefsel . Ondanks het lage succespercentage tonen de observaties aan dat miljarden cellen in het chimeer- embryo nog steeds miljoenen menselijke cellen zouden bevatten. Het testen van deze cellen alleen al (zelfs 0.1% tot 1%) zou zeker zinvol zijn in een bredere context om op de lange termijn inzicht te krijgen in intersoortelijke chimeren.

Een verwante chimera-studie, onder leiding van Hiromitsu Nakauchi van het Stanford Institute for Stem Cell Biology and Regenerative Medicine, werd rond dezelfde tijd ook gepubliceerd in Nature. Deze studie rapporteert functionele eilandjes in rat-muis-chimera's ².

Ethische discussie rond chimera's, hoe ver kunnen we gaan?

De studies met betrekking tot de ontwikkeling van chimera's tussen soorten zijn echter ook ethisch discutabel en geven aanleiding tot bezorgdheid over de mate waarin dergelijke studies kunnen worden gedaan en wettelijk en sociaal aanvaardbaar zijn. Dit brengt ethische verantwoordelijkheid en wettelijke besluitvormende organen met zich mee en roept ook een aantal vragen op.

Als we alle ethische overwegingen in acht nemen, is het onzeker of een mens -dier-chimaera ooit geboren kan worden. Zou het ethisch verantwoord zijn als er een geboren wordt, maar deze niet mag voortplanten door sterilisatie? Ook is het de vraag welk percentage menselijke hersencellen deel mag uitmaken van een chimaera. Zou de chimaera mogelijk in een ongemakkelijk grijs gebied terechtkomen, als onderwerp tussen dierlijk en menselijk onderzoek? Wetenschappers weten weinig over hun eigen soort vanwege de vele belemmeringen voor onderzoek op mensen. Deze belemmeringen omvatten onder andere het gebrek aan steun voor embryo-onderzoek, het verbod op klinische proeven met betrekking tot genetische modificatie van de kiemlijn (cellen die zich ontwikkelen tot zaad- of eicellen) en beperkingen op onderzoek naar de ontwikkelingsbiologie van de mens.

Ongetwijfeld zullen wetenschappers deze vragen op een geschikt moment moeten aanpakken in plaats van ze te vermijden. Dergelijke inspanningen zullen een basis vormen en de weg vrijmaken voor verder onderzoek dat ethisch verantwoord is en diepere inzichten verschaffen in 'mens-zijn'.

De auteurs stellen categorisch dat het hun doel is om in de eerste plaats te begrijpen hoe cellen van twee verschillende soorten (varken en mens hier) zich mengen, differentiëren en integreren en dat ze de chimera mens-varken in een zeer vroeg ontwikkelingsstadium hebben geanalyseerd.

Meerdere uitdagingen maar enorme hoop voor de toekomst

Deze studie is veelbelovend, ondanks de ethische bezwaren, en markeert de eerste stap naar het genereren van transplanteerbare menselijke organen met behulp van grote dieren (varken, koe, enz.) waarvan de orgaangrootte en fysiologie sterk overeenkomen met die van mensen. Echter, in de huidige studie is de mate van afstoting door het immuunsysteem momenteel zeer hoog. De bijdrage van varkenscellen aan elk orgaan dat in de chimaera groeit, vormt een enorme uitdaging voor elke poging tot succesvolle orgaantransplantatie bij mensen.

De echte hoop voor de toekomst ligt echter in het vinden van een nieuwe bron van organen voor menselijke transplantaties door middel van stamcel- en genbewerkingstechnologieën. Dit is belangrijk en dringend nodig, gezien de enorme behoefte aan transplantaties onder patiënten, van wie velen overlijden op de wachtlijst (vooral bij nier- en levertransplantaties), en het grote tekort aan voldoende donoren.

Auteurs beweren dat deze studie ook andere gerelateerde onderzoeksgebieden zal beïnvloeden. De voortdurende ontwikkeling van chimaera's met relatief meer menselijk weefsel heeft implicaties en is nuttig bij het bestuderen van het ontstaan ​​van ziekten bij mensen en bij het screenen van geneesmiddelen voorafgaand aan proeven op menselijke deelnemers, afgezien van het begrijpen van de verschillen tussen de soorten. In deze studie werd de technologie niet gebruikt voor menselijke chimaera's, maar theoretisch gesproken zou er in de toekomst een aanvullende methodologie kunnen worden bedacht om te proberen chimaera's te gebruiken om menselijke organen te maken voor transplantatie. Meer werk op dit gebied zal inzichten opleveren over het mogelijke succes en de beperkingen van deze technologieën bij gebruik om hersenschimmen te ontwikkelen.

Dit is een eerste en cruciale studie over de ontwikkeling van menselijke en dierlijke chimera's en maakt de weg vrij om het begrip van de wetenschappelijke gemeenschap van de creatie- en ontwikkelingspaden van cellen in een dierlijke omgeving te vergroten.

***

Bron (nen)

1. Wu J et al. 2018. Interspecies chimerisme met pluripotente stamcellen van zoogdieren. Cell . 168(3). https://doi.org/10.1016/j.cell.2016.12.036

2. Yamaguchi T et al. 2018. Interspecies organogenese genereert autologe functionele eilandjes. Nature. 542. https://doi.org/10.1038/nature21070

***