Straks groeit je donornier misschien in een varken

Xenotransplantatie

Kunnen organen uit dieren het orgaantekort oplossen? Lang waren de onderzoeksresultaten teleurstellend. Maar nieuwe technieken bieden weer hoop op genetisch aangepaste varkensnieren en menselijke longen die in schapen groeien.

Stallen vol genetisch gemodificeerde varkens die nieren, harten of longen leveren. Dat is het toekomstbeeld van de schatrijke Amerikaanse ondernemer en futurist Martine Rothblatt. Nadat zij (toen nog hij), eerst een aantal succesvolle bedrijven in de satellietcommunicatie had opgezet, startte ze in 1996 United Therapeutics Corporation, om haar dochter te helpen die een ernstige longziekte heeft.

Dit bedrijf in Maryland (VS) verkoopt nu nog vooral medicijnen en machines voor longpatiënten, voor zes milljard dollar per jaar. Maar tussen 2026 en 2029, zo leert de site, denkt het de eerste patiënten te kunnen voorzien van ‘xenonieren’, ‘xenoharten’ en ‘xenolongen’ uit varkens.

Kunnen organen uit landbouwhuisdieren het orgaantekort helpen verminderen? Decennia lang waren de onderzoeksresultaten teleurstellend. Maar mede dankzij de nieuwe genetische techniek crispr-cas9, waarmee snel tientallen genen zijn te veranderen, wordt er weer geïnvesteerd. United Therapeutics Corporation stak al zo’n honderd miljoen euro in ‘xeno-organen’. Die komen van varkens die genetisch zo zijn veranderd dat ze in mensen tot minimale afstotingsreacties leiden, en tot minimale risico’s op ziekteoverdracht.

Menselijke longen in schapen

Amerikaanse universiteiten werken aan nog geavanceerdere organen, waarin Rothblatt ook is geïnteresseerd: menselijke longen of nieren die in varkens – of schapen of paarden – groeien. De menselijke stamcellen die de onderzoekers in de embryo’s injecteren zijn straks dan genetisch wel zo veranderd, dat ze niet per ongeluk in de hersenen van het dier kunnen belanden, of bijvoorbeeld sperma kunnen worden.

„Het kan nog 20 of 50 jaar duren, maar landbouwhuisdieren met menselijke organen gaan er komen”, denkt ontwikkelingsbioloog Joost Gribnau. Hij onderzoekt op de Erasmus Universiteit de embryonale ontwikkeling van mensen en muizen. Zijn Rotterdamse collega’s bekijken of je aan extra donororganen kunt komen door afgekeurde donorlevers van nieuwe cellen te voorzien. Maar ook afgekeurde donororganen zijn schaars. Daarom zou Gribnau graag, samen met hen en dierwetenschappers van de Universiteit Utrecht, varkens willen onderzoeken waarin menselijke organen groeien.

Gestripte stukjes varkenshuid

Wetenschappers proberen al heel lang om mensen te helpen met lichaamsmateriaal van dieren. In 1838 kreeg een eerste patiënt hoornvlies van een varken. Dat liep slecht af. Maar andere (dode) producten uit varkensslachterijen hebben wel al veel patiënten geholpen, zoals, sinds 1923, insuline uit alvleesklieren voor diabetespatiënten (inmiddels komt een menselijke vorm van insuline uit celkweken). Ook hartkleppen, heparine uit de varkensmaag (een bloedverdunner) en gestripte stukjes varkenshuid hebben veel mensen geholpen.

Minder succesvol waren de pogingen organen te transplanteren. De enige patiënten die al een nier of hart uit een dier hebben gekregen – in 1963 en in 1985 uit apen – gingen dood. Rond 1990 verwachtten biotechnologen veel van varkensorganen. Door twee genen, en daarmee twee eiwitten op het orgaan te veranderen, konden varkens voor het eerst ‘menselijker’ worden gemaakt. Maar de apen die deze veranderde varkensorganen kregen, vertoonden nog steeds veel afstotingsreacties. Bovendien leek er een te groot risico op overdracht van het varkensvirus PERV, waardoor de meeste investeerders rond 2000 weer afhaakten.

De hoop vlamde weer op in 2015, met onderzoek van het MIT in Harvard. Onderzoekers wisten overdracht van het virus te voorkomen, door 62 stukken virus-DNA in een keer uit te schakelen, met crispr-cas9. Vorig jaar haalden ze via hun nieuwe bedrijf eGenesis Bio, 38 miljoen euro op om genvarkens voor xenotransplantatie te maken.

Ernstig zieke baviaan

Intussen heeft de Emory Universiteit in Atlanta met succes een makaak een met crispr-cas9 veranderde varkensnier gegeven, zo meldde het team deze herfst op een conferentie in Baltimore. Pas na 13 maanden stootte het aapje de nier af. Een record. In hun experiment daarvoor, met een wat minder menselijk gemaakte nier, stootte het aapje de nier al na 8 maanden af.

En zo heeft de Universiteit van München afgelopen zomer voor het eerst een ernstig zieke baviaan met een verzwakt hart gered. In het varkenshart dat de aap kreeg, waren met crispr-cas9 enkele tientallen genen veranderd om afstotingsreacties en bloedklontering te voorkomen, en om de kans op overdracht van virusziektes te verminderen. Drie maanden na de operatie was de aap nog gezond. Maar volgens het protocol moesten de onderzoekers de aap toen dood maken – xenotransplantatie mag in de meeste landen alleen nog voor onderzoek. De universiteit herhaalt nu het onderzoek met andere bavianen, en hoopt binnen drie jaar te kunnen starten met patiënten.

Ratten met een muizenalvleesklier

Patiënten met deze varkensharten zullen waarschijnlijk nog steeds ontstekingsremmers nodig hebben. Daarom werken laboratoria nu ook aan geheel menselijke organen uit landbouwhuisdieren. De Japanner Hiromitsu Nakauchi startte in 2010 als eerste met het laten uitgroeien van zogenoemde chimaera – embryo’s van de ene soort, waarin een orgaan groeit van een andere soort. Nakauchi’s groep slaagde er onder andere in ratten te maken met daarin een muizenalvleesklier, en omgekeerd. De truc? In het rattenembryo schakelde hij de genen voor de aanmaak van de alvleesklier uit, zodat stamcellen van de muis op die plaats een alvleesklier konden maken. Vorig jaar januari liet Nakauchi, inmiddels werkzaam op de Universiteit van Stanford (VS), zien dat een muis met diabetes is te genezen met stukjes van een geïmplanteerde muizenalvleesklier. Die was opgekweekt in een rat.

Maar een varkens-mens chimaera maken gaat minder goed, bleek vorig jaar uit experimenten van het private Salk Institute in San Diego. Bij een enkel embryo gingen de menselijke cellen wel groeien, maar bij de meesten verdwenen de menselijke cellen, of de injectie leidde tot een groeiachterstand. En met koeienembryo’s werd het al helemaal niks. Daarom proberen Amerikaanse onderzoekers menselijke stamcellen voor organen nu ook te laten groeien in schapenembryo’s. „En we willen het ook met embryo’s van paarden proberen”, vertelde onderzoeksleider Juan Carlos Izpisúa Belmonte van het Salk Institute, tijdens een wetenschappelijke discussie over xenotransplantatie in Rotterdam.

Vorige maand, op de jaarlijkse conferentie van de Amerikaanse wetenschappelijk gen in Austin (VS), meldde het Schotse Roslin Institute vier weken oude schapenembryo’s te hebben verkregen waarin 1 op de 10.000 cellen van de mens is. Een succes, want in de varkensembryo’s van het Salk Institute was dat nog maar 1 op de 100.000. Het streven is 1 op de honderd embryocellen menselijk te krijgen, aldus Nakauchi op deze conferentie.

De ongeveer vijf laboratoria in de wereld die nu met zulke chimaeren experimenteren, zouden graag zulke embryo’s in een baarmoeder plaatsen, om te kijken of ze echt de gewenste organen gaan maken. Maar volgens de Amerikaanse wet moeten dierlijke embryo’s met menselijke cellen erin na 21 dagen worden dood gemaakt. In Nederland is dit na twee weken.

Aanpassing Embryowet

Bij de Nederlandse overheid ligt nu een advies van bio-ethici van de Universiteit Maastricht. Zij pleiten voor aanpassing van de Embryowet, zodat in Nederland dierlijke embryo’s met menselijke stamcellen erin in dierlijke baarmoeders mogen worden geplaatst. Dat zou in ieder geval verder wetenschappelijk onderzoek mogelijk maken; de toepassing bij patiënten ligt nog verder weg.

Medeauteur Guido de Wert vindt wel dat de risico’s op overdracht van ziektes moeten worden beheerst, zo legt hij aan de telefoon uit. En hij vindt het ook een nadeel als deze organen vooral de rijken ten goede zouden gaan komen. „Maar de huidige transplantatie is ook heel dure geneeskunde”, zegt hij. „En uiteindelijk kunnen organen uit dieren goedkoper blijken te zijn omdat mensen niet zoveel afweeronderdrukkende medicijnen meer nodig hebben.”

De kans is groter dan ooit dat er daadwerkelijk transplantatieorganen van varkens komen. Maar met humane organen uit dieren is het nog afwachten. Gribnau merkt op dat de Amerikaanse overheid hier uit ethische overwegingen niet in investeert, maar bedrijven doen dit wel. Er is markt voor. „Tijdens een lezing voor 300 mensen vroeg ik laatst wie geen menselijk orgaan uit een dier zou willen. Eentje stak zijn vinger op.”