Wetenschappers hebben beginnende nierstructuren met voornamelijk menselijke cellen bijna een maand lang laten groeien in varkensembryo’s. Het onderzoek is onderdeel van steeds succesvollere pogingen om menselijke organen in andere dieren te kweken, zodat ze geschikt zijn voor transplantaties.

Wetenschappers hebben voor het eerst nieren die voor meer dan de helft uit menselijke cellen bestaan gekweekt in varkens. Dat deden ze door embryo’s te maken met cellen van zowel mensen als varkens. Deze hybride embryo’s implanteerden ze in zeugen, waarna ze deze vier weken lieten groeien. In die tijd vormden er beginnende nierstructuren in de embryo’s.

Het onderzoek is het werk van stamcelbioloog Miguel Esteban van de Guangzhou Institutes of Biomedicine and Health in China en zijn collega’s. Het brengt ons een stap dichter bij de mogelijkheid om menselijke nieren te kweken in andere dieren. Dat kan het tekort aan orgaandonoren verhelpen.

Ons bizarre brein: dossier
LEES OOK

Ons bizarre brein: dossier

In dit dossier storten we ons op tien kwesties die licht schijnen op de werking van ons meest mysterieuze orgaan: het brein.

Genen uitschakelen

Op dit moment wachten alleen al in Nederland ruim 3000 mensen op een niertransplantatie. Jaarlijks overlijden tientallen mensen die op de wachtlijst staan.

Om meer donororganen beschikbaar te maken, willen wetenschappers menselijke nieren kweken in andere diersoorten. Met name varkens zijn daarvoor geschikt, omdat ze qua orgaangrootte en fysiologie vergelijkbaar zijn met mensen.

Esteban en zijn collega’s creëerden varkensembryo’s die zelf geen nieren kunnen vormen. Dat deden ze door twee genen uit te schakelen die verantwoordelijk zijn voor de ontwikkeling van dit orgaan.

Vervolgens hebben ze menselijke stamcellen in de varkensembryo’s ingebracht, in de hoop dat deze vervolgens zouden transformeren tot niercellen. De menselijke cellen werden genetisch gemanipuleerd om ze te helpen integreren in de vreemde omgeving.

Mensachtige hersenen

De onderzoekers implanteerden meer dan 1800 van deze mens-varkensembryo’s in de voortplantingsorganen van 13 zeugen. Ze lieten de hybride embryo’s 25 tot 28 dagen groeien. Daarna werden ze uit ethische overwegingen verwijderd en geanalyseerd. Een van die overwegingen was dat als de menselijke cellen zich verder zouden verspreiden dan de nieren, de kans zou bestaan dat je varkens met mensachtige hersenen creëert.

varkensembryo's
Bovenste rij: een gewoon varkensembryo met verschillende technieken in beeld gebracht. De plek van de nieren is uitgelicht. Onderste twee rijen: mens-varkensembryo’s. De menselijke cellen zijn roodgekleurd. Beeld: Wang, Xie, Li, Li, en Zhang et al./Cell Stem Cell.

Bij slechts 5 van de ruim 1800 embryo’s was de implantatie succesvol. Deze embryo’s ontwikkelden beginnende nierstructuren. De structuren bestonden voor 50 tot 65 procent uit menselijke cellen en voor de rest uit varkenscellen.

Volledige zwangerschap

‘Dit is een heel belangrijk onderzoek’, zegt moleculair bioloog Jun Wu van de University of Texas. In 2017 maakten Wu en zijn team de eerste mens-varkensembryo’s ooit. Deze embryo’s bestonden echter maar voor een zeer klein deel uit menselijke cellen. Die voegden zich ook niet samen tot organen.

Esteban en zijn collega’s volgden de menselijke cellen in de varkensembryo’s door ze te markeren met een rode fluorescerende stof. Ze ontdekten dat maar heel weinig cellen werden opgenomen in het centrale zenuwstelsel of andere organen. Volgens Wu is dat geruststellend.

De onderzoekers hebben nu toestemming gekregen van de ethische commissie van hun instituut om mens-varkensembryo’s maximaal 35 dagen te laten groeien. Zo kunnen ze zien of de nieren goed blijven rijpen. Ook kunnen ze er dan voor zorgen dat zo min mogelijk menselijke cellen in andere organen terechtkomen. ‘We gaan stap voor stap verder naar de volledige zwangerschapstermijn’, zegt Esteban.

Het onderzoeksteam kijkt ook naar het kweken van andere menselijke organen in varkens, zoals het hart en de lever, zegt Esteban.

Hersendode man

Andere groepen werken aan manieren om varkensorganen geschikt te maken voor transplantatie bij mensen. Op 14 juli transplanteerden chirurgen van NYU Langone Health bijvoorbeeld met succes een varkensnier in een hersendode man. De nier was afkomstig van een varken waarbij één gen was uitgeschakeld, zodat het orgaan geen immuunreactie zou opwekken bij de menselijke ontvanger. Bijna twee maanden na de transplantatie functioneerde de nier nog steeds goed.

Wu denkt dat een combinatie van deze twee benaderingen – het kweken van grotendeels menselijke nieren in varkens en het uitschakelen van genen die immuunreacties zouden kunnen opwekken – uiteindelijk het beste kan werken.