Wie creëert als eerste een kunstmatig menselijk embryo? Of in elk geval een niet van echt te onderscheiden ‘embryoachtige structuur’, zoals de meeste wetenschappers liever zeggen?
Dat is de inzet van een wereldwijde wedloop die op dit moment plaatsvindt. Wetenschappers uit Groot-Brittannië en uit Israël, uit de Verenigde Staten en China buitelden onlangs over elkaar heen om hun nieuwste resultaten aan de wereld kenbaar te maken. Zo traag en geregisseerd als het wetenschappelijke proces vaak is, zo snel en ongecontroleerd ging het nu.
Over de auteur
Maartje Bakker is wetenschapsredacteur van de Volkskrant en won voor haar werk een AAAS Kavli Science Journalism Award, een grote internationale competitie voor wetenschapsjournalisten. Eerder werkte ze op de politieke redactie en was ze correspondent in Spanje, Portugal en Marokko.
Het begon allemaal met een stuk in The Guardian, over het werk van de Pools-Britse ontwikkelingsbioloog Magdalena Zernicka-Goetz. ‘Wetenschappers hebben uit stamcellen de eerste synthetische menselijke embryo’s gecreëerd’, luidde de eerste zin van het artikel, dat sprak over ‘een baanbrekende stap’. Zernicka-Goetz had haar onderzoek die dag gepresenteerd op een congres in Boston.
Maar was ze wel de eerste? Nog geen dag later zette de Palestijnse stamcelbioloog Jacob Hanna een artikel met dezelfde strekking op bioRxiv, een website voor wetenschappelijke voorpublicaties. Kennelijk wilde hij voorkomen dat Zernicka-Goetz in haar eentje met de eer ging strijken. Al snel volgden onderzoeksgroepen uit de Verenigde Staten en China. Twee van de vier stukken zijn sindsdien gepubliceerd door Nature.
Zo schoof in korte tijd de grens van het wetenschappelijke kennen en kunnen een behoorlijk eind op – en iedereen kon daar getuige van zijn.
Vooral de resultaten van Jacob Hanna deden wetenschappers over de hele wereld met de ogen knipperen. Zijn groep maakte uit stamcellen – die zowel waren gewonnen uit een embryo als uit het bloed van een donor – een ‘embryomodel’ dat er precies zo uitziet als een écht embryo op 14 dagen na de bevruchting. Let wel: dus zonder dat er ditmaal een bevruchting, met een eicel en een zaadcel, aan te pas kwam.
‘Het geeft haast een unheimisch gevoel, zo veel lijkt dit op een echt embryo’, zegt Jesse Veenvliet, die met de onderzoeksgroep die hij leidt aan het Max Planck Instituut voor Moleculaire Celbiologie en Genetica in Dresden zelf ook ‘embryoachtige structuren’ maakt.
‘We zijn nog nooit zo dicht bij de real deal geweest, dit is echt ongelooflijk’, beaamt Susana Chuva de Sousa Lopes, hoogleraar ontwikkelingsbiologie aan de Universiteit Leiden. ‘Tot nu toe werden dit soort embryomodellen in een petrischaaltje al snel plat, een tweedimensionaal hoopje cellen. Nu zien we echt een driedimensionale structuur, met alle holtes die in een embryo horen te zitten.’
Zowel Jacob Hanna als Magdalena Zernicka-Goetz begon het experiment met stamcellen: cellen die nog het vermogen hebben zich in allerlei richtingen te ontwikkelen. De onderzoekers verdeelden die stamcellen in drie groepjes, en stuurden die groepjes vervolgens ieder een andere richting op qua ontwikkeling. Hanna deed dat met chemische stofjes, Zernicka-Goetz werkte met genetische modificatie. Daarna brachten beide onderzoekers de groepjes cellen weer bij elkaar, en vervolgens gebeurde het wonder: de cellen organiseerden zich uit zichzelf tot een soort embryo, met alle celtypen die daarbij horen.
‘Het is alsof je legosteentjes van verschillende kleuren bij elkaar gooit en die zichzelf op kleur sorteren’, legt Veenvliet uit. En om in die analogie te blijven: dat legobouwwerk blijkt daarna ook nog te kunnen groeien en zich te kunnen ontwikkelen.
Hoever? Dat weet nog niemand. ‘Jacob Hanna kapte zijn experiment af na 14 dagen, maar er was geen reden om te stoppen: de embryoachtige structuren zagen er toen niet slecht uit’, zegt Chuva de Sousa Lopes.
En dan, wat kun je er dan mee, als je een soort-van-menselijk embryo in handen hebt?
Op de eerste plaats kunnen wetenschappers er fundamenteel onderzoek mee doen. Ze kunnen leren wat er met een menselijk embryo gebeurt in de eerste dagen na de innesteling. Normaal gesproken is dat een ‘black box’, zoals Zernicka-Goetz het noemt. Een bevrucht embryo dat door de baarmoeder zweeft en zichzelf vervolgens vastzet, is niet zo gemakkelijk te bestuderen. Een synthetisch embryo in een petrischaaltje wel.
Zulk onderzoek leidt bovendien direct naar praktische toepassingen. Zernicka-Goetz begint haar voorpublicatie met de opmerking dat ‘de menselijke voortplanting opvallend inefficiënt is, met naar schatting 60 procent van zwangerschappen die misgaat in de eerste twee weken na de bevruchting’. Als je beter weet wat er gebeurt, en wat een zich ontwikkelend embryo nodig heeft, zouden vrouwen misschien gemakkelijker zwanger kunnen raken.
‘Ook het succes van ivf zou je op die manier kunnen verhogen’, denkt Veenvliet. Hij noemt een voorbeeld uit onderzoek dat hij zelf deed: door het zuurstofgehalte rond een embryomodel te verlagen, verliep de ontwikkeling beter – en dat is best te begrijpen, want ook in de baarmoeder staan embryo’s normaal gesproken bloot aan een zeer laag zuurstofgehalte. Veenvliet: ‘Als je op die manier betere embryo’s krijgt, zullen ook ivf-pogingen vaker slagen.’
Daarnaast kun je op de embryomodellen toxische tests uitvoeren. ‘Je zou er medicijnen mee kunnen testen op giftigheid tijdens de zwangerschap’, zegt Veenvliet. ‘Denk aan het middel softenon, dat in de jaren zestig werd gegeven tegen zwangerschapsmisselijkheid. Er kwamen daardoor duizenden kinderen met handicaps zoals verkorte ledematen ter wereld, een groot deel van hen overleed zelfs. Bij dierproeven met zwangere muizen had dat medicijn geen problemen opgeleverd. Maar als je het had kunnen testen op menselijke embryomodellen, had je meteen kunnen zien dat er iets mis was.’
Toch is haar eigen werk vooral ingegeven door fascinatie, vertelt Chuva de Sousa Lopes. ‘Op deze manier begrijpen we steeds meer van het mysterie van het leven.’
Alles goed en wel, maar mag dit allemaal zomaar? Het onderzoek met menselijke embryo’s is, in Nederland en in veel andere landen, aan strenge regels gebonden: je mag ze laten groeien tot uiterlijk 14 dagen na de bevruchting. De grote vraag is: moet dat ook gelden voor de creaties zoals Jacob Hanna, Magdalena Zernicka-Goetz en anderen die maken? Zijn dat embryo’s, of niet?
‘Nee, dit kun je geen embryo’s noemen’, zegt Veenvliet overtuigd. ‘Ze kunnen niet uitgroeien tot een baby, daarvoor durf ik mijn hand in het vuur te steken. Je kunt ze niet eens in een baarmoeder plaatsen om ze verder te laten groeien: het stadium waarin innesteling plaatsvindt wordt bij het maken van deze structuren simpelweg overgeslagen. In een petrischaaltje verder opkweken gaat ook niet, die techniek bestaat nog niet. Bovendien: ook bij muizen of andere dieren is het nog nooit gelukt om levensvatbare kleintjes te creëren uit kunstmatige embryo’s.’
Voor Veenvliet is dat reden genoeg om te zeggen: laat deze embryomodellen maar verder groeien dan die ontwikkelingsfase van 14 dagen. ‘Ik zou wel willen weten wat er gebeurt: gaan zich de voorlopers van organen vormen, een hartje? Als je tot het stadium wacht dat in de natuur na 21 dagen wordt bereikt, is dat te zien. Dan hebben we ook een beter idee van wat voor entiteiten dit zijn.’
Er zijn ook wetenschappers die niet uitsluiten dat er uit deze embryoachtige structuren wél een echt mensje kan groeien, in elk geval op termijn. Op sociale media mengde Gert Jan Veenstra, moleculair ontwikkelingsbioloog aan de Radboud Universiteit, zich in de discussie over het onderwerp. Hij pleitte ervoor om op een zeker moment de ‘eendentest’ toe te gaan passen. Die luidt: als het eruitziet als een eend, zwemt als een eend, en kwaakt als een eend, dan is het waarschijnlijk een eend.
‘Op die manier zou je ook naar deze embryomodellen kunnen kijken’, licht Veenstra telefonisch toe. ‘Als het lijkt op een embryo, de diverse cellen heeft van een embryo, die dezelfde ordening hebben als in een embryo, en dezelfde genen staan aan en uit als in een embryo, dan is het waarschijnlijk een embryo.’
Het is nu eenmaal onmogelijk om de proef op de som te nemen en een kunstmatig embryo tot aan het einde door te laten groeien, betoogt Veenstra. ‘Dat zou onethisch zijn, zowel voor de moeder bij wie je zo’n kunstmatig embryo in de baarmoeder zou plaatsen als voor het kind dat op die manier mogelijk ontstaat. Wie weet wat de gevolgen voor hun gezondheid zouden zijn? Een definitief bewijs van de levensvatbaarheid van Source: Volkskrant