Eerste studie om de ontwikkeling van interspecies-chimaera aan te tonen als een nieuwe bron van organen voor transplantaties
In een studie gepubliceerd in Cell1, chimaera's - genoemd naar het mythische monster leeuw-geit-slang - worden voor het eerst gemaakt door materiaal van mens en dier te combineren. De menselijke cellen kan met succes worden gezien in een varken nadat menselijke stamcellen (die zich kunnen ontwikkelen tot elk weefsel) in het varkensembryo zijn geïnjecteerd door middel van een geavanceerde stamceltechnologie.
Deze studie onder leiding van professor Juan Carlos Izpisua Belmonte van het Salk Institute for Biological Studies in Californië is een enorme doorbraak en pionierswerk in het begrijpen en realiseren van het potentieel van interspecies chimera's en biedt ongekende mogelijkheden om de vroege embryo-ontwikkeling te bestuderen orgel vorming.
Hoe is de chimera mens-varken ontwikkeld?
De auteurs beschrijven dit proces echter als tamelijk inefficiënt met een laag succespercentage van slechts ~9 procent, maar ze merkten ook op dat menselijke cellen succesvol functioneerden als onderdeel van een hersenschim tussen mens en varken. Het lage succespercentage wordt voornamelijk toegeschreven aan de evolutionaire kloof tussen mens en varken, en er was ook geen bewijs dat menselijke cellen zich integreerden in de premature vorm van hersenweefsel. Door het lage succespercentage bij het staan tonen de waarnemingen aan dat miljarden cellen in het chimere embryo nog steeds miljoenen menselijke cellen zouden hebben. Het testen van deze cellen alleen (zelfs 0.1% tot 1%) zou zeker zinvol zijn in een grotere context om begrip op lange termijn van chimaera tussen soorten te bereiken.
Rond dezelfde tijd werd ook een verwante chimera-studie gepubliceerd in Nature onder leiding van Hiromitsu Nakauchi van het Stanford Institute for Stem Cell Biology and Regenerative Medicine, waarin melding wordt gemaakt van functionele eilandjes in chimera's van ratten en muizen.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 aanmerking nemen, is het onzeker of er ooit een mens-dier hersenschim kan worden geboren. Zal het ethisch zijn als het geboren is, maar niet mag voortplanten door het steriel te maken? Ook is het twijfelachtig hoeveel procent van de menselijke hersencellen deel kan uitmaken van een hersenschim. Zou de hersenschim mogelijk in een ongemakkelijk grijs gebied kunnen vallen als onderwerp tussen dierlijk en menselijk onderzoek. Wetenschappers weten niet veel over hun eigen soort vanwege de vele barrières voor onderzoek op mensen. Deze belemmeringen omvatten geen ondersteuning voor embryo-onderzoek, een verbod op klinische proeven met betrekking tot genetische modificatie van de kiembaan (cellen die sperma of eieren worden), en beperkingen op het onderzoek naar menselijke ontwikkelingsbiologie.
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 opwindend ondanks dat het ethisch uitdagend is en markeert de eerste stap naar het genereren van transplanteerbare menselijke organen met behulp van grote dieren (varken, koe enz.) orgel grootte en fysiologie zijn zeer dichtbij en vergelijkbaar met die van mensen. Als we echter naar de huidige studie kijken, zijn de niveaus van immuunafstoting op dit moment erg hoog. De bijdragen van varkens (cellen van varkens) aan elk orgaan dat in de hersenschim groeit, vormen een extreem grote uitdaging voor elke gedachte over succesvolle orgaantransplantatie in mensen.
Niettemin is de echte hoop voor de toekomst hier om een nieuwe bron van organen voor transplantaties bij mensen door gebruik te maken van stamcel- en genbewerkingstechnologieën. Dit is belangrijk en de noodzaak van het uur, gezien de enorme behoefte aan transplantatie onder patiënten, van wie velen op de wachtlijst sterven (vooral met nier- en leververeisten) en ook het enorme gebrek 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. WuJ et al. 2018. Chimerisme van verschillende soorten met pluripotente stamcellen van zoogdieren. Cel. 168 (3). https://doi.org/10.1016/j.cell.2016.12.036
2. Yamaguchi T et al. 2018. Interspecies organogenese genereert autologe functionele eilandjes. Natuur. 542. https://doi.org/10.1038/nature21070
