Gemanipuleerd sperma

HAWAÏAANSE onderzoekers zijn erin geslaagd om groen oplichtende muizenembryo's te maken (Science, 14 mei). Ze bereikten dit via een IVF-techniek, de zogeheten ICSI (intracytoplasmatische sperma-injectie). Met dit resultaat slaat het team twee vliegen in een klap. Ze voegen een nieuwe methode toe aan de groeiende rij om transgene dieren te maken. Bovendien komt de technologische mogelijkheid van kiembaantherapie bij de mens nu een stuk dichterbij. De HawaÏanen laten in hun artikel zien dat het mogelijk is om een vreemd gen in een zaadcel te brengen en met deze zaadcel vervolgens een eicel te bevruchten. Zij deden het bij de muis, maar de stap naar de mens is technisch gezien niet zo'n grote.

De Hawaïanen beginnen zo langzaamaan een reputatie te krijgen. Het is de derde keer in een jaar tijd dat de groep van de University of Hawaii School of Medicine in Honolulu van zich doet spreken. Op 23 juli 1998 publiceerden ze in Nature een artikel over het klonen van 31 muizen. Daarvoor gebruikten ze een licht aangepaste versie van de kerntransplantatie-techniek waarmee het Schotse schaap Dolly ter wereld werd gebracht. Het in Honolulu gevestigde bedrijf Probio America kocht de techniek op en sloot meteen een overeenkomst met het Schotse bedrijf PPL Therapeutics. Samen willen de bedrijven genetisch gemanipuleerde varkens maken waarvan de organen gebruikt kunnen worden voor transplantatie naar de mens.

In juli publiceerde de groep, onder leiding van Ryuzo Yanagimachi, ook nog een artikel in Nature Biotechnology. Dat ging over het bevruchten van eicellen met gevriesdroogde spermacellen. KI-stations en IVF-klinieken slaan sperma vaak op in vloeibare stikstof (-196°C), maar de langzaam verdampende stikstof moet voortdurend worden aangevuld. Als alternatief proberen onderzoekers of ze de spermacellen op een andere manier kunnen bewaren. Vriesdrogen is een van de mogelijkheden. Hierbij wordt bij temperaturen onder het vriespunt en bij verminderde druk alle vocht aan de spermacel onttrokken. Cellulaire structuren blijven goed bewaard. Na toevoegen van water neemt de cel zijn oorspronkelijke toestand weer snel aan.

Voor spermacellen blijkt dit niet helemaal op te gaan, zo ontdekten Yanagimachi e.a. Na vriesdrogen en rehydratatie waren spermacellen hun beweeglijkheid kwijtgeraakt. ``Ze zijn dood in conventionele zin'', schrijven ze in hun artikel. ``Maar als ze direct in eicellen worden gespoten, kunnen ze de normale ontwikkeling steunen.''

Na vriesdrogen zijn de spermacellen bij kamertemperatuur te bewaren. In zijn laboratorium injecteerde Yanagimachi 29 gevriesdroogde en weer tot `leven' gewekte spermakoppen in even zoveel eicellen. Daaruit ontwikkelden zich uiteindelijk drie volwassen muizen. Een redelijke opbrengst, gezien het feit dat de efficiëntie van een IVF-behandeling bij de mens rond de 15 procent schommelt.

In het gisteren verschenen Science-artikel beschrijft dezelfde groep hoe ze transgene muizen maken via de ICSI-techniek. Hierbij wordt een spermacel direct in het celvocht van een vrouwelijke eicel gespoten. In dit geval spoten ze, samen met de zaadcel, ook nog een vreemd gen in. Dat was het gen dat codeert voor het zogeheten GFP (green fluorescent protein), een eiwit dat groen oplicht. Het gen wordt, samen met het erfelijk materiaal van de zaadcel, tussen het erfelijk materiaal van de eicel gezet. Uit de experimenten van de Hawaïanen blijkt de techniek succesvoller bij gebruik van gevriesdroogde spermacellen (87% van de bevruchte eicellen ontwikkelden zich tot fluorescerende viercellige embryo's) vergeleken met normale spermacellen (26% fluorescerende embryo's ). En dat percentage ging nog verder omhoog (naar 94%) als het gfp-gen vervangen werd door een ander gen, in dit geval het gen dat codeert voor het enzym -galactosidase. Volgens de auteurs heeft dat te maken met het feit dat er waterstofperoxide vrijkomt tijdens de aanmaak van GFP. Deze reactieve stof zou de embryonale ontwikkeling kunnen remmen.

Of deze techniek – ICSI met gevriesdroogd sperma en extra genen – breed toegepast gaat worden voor transgenese is nog niet te zeggen. De methode biedt voordelen vergeleken met de klassieke micro-injectie-techniek, waarbij het gewenste gen rechtstreeks in een eencellig embryo wordt gespoten. Deze techniek heeft een zeer lage efficiëntie (tussen de vijf en tien procent). En technieken waarbij virussen worden gebruikt vragen een dure en goed beveiligde laboratoriumruimte. Het onderzoek naar de aangepaste ICSI-techniek werd gesubsidieerd door Probio America, het bedrijf dat de kloontechniek van de Hawaïaanse onderzoekers op de markt brengt. Dat schept in ieder geval verwachtingen.