Een embryo ontstaat door de bevruchting van een eicel door een zaadcel. Soms komt het voor dat een man of vrouw geen of slecht functionerende geslachtscellen heeft. Iemand kan daardoor volledig onvruchtbaar zijn. Dit kan bijvoorbeeld het gevolg zijn van problemen met de aanmaak of groei van geslachtscellen, behandeling met schadelijke medicatie zoals chemotherapie in het verleden of, bij vrouwen, door toenemende leeftijd. Koppels die hiermee worden geconfronteerd kunnen ervoor kiezen om kinderen te adopteren of om donorsperma- of donoreicellen te gebruiken. Het is bij deze opties echter uitgesloten dat het toekomstige kind genetisch verwant is aan beide ouders. Eén van de ouders had immers geen functionele geslachtscellen.
Normaal gesproken worden de geslachtscellen geproduceerd in de geslachtsorganen; eicellen in (de voorloper van) het ovarium en zaadcellen in de testis. Maar wat als geslachtscellen nou gemaakt zouden kunnen worden uit een willekeurige lichaamscel? Met behulp van zulke ‘artificiële’ geslachtscellen zou iedereen genetisch verwante kinderen kunnen krijgen. Artificieel betekent in dit geval dat deze geslachtscellen niet op natuurlijke wijze zijn ontstaan, maar in het laboratorium gecreëerd zijn.
Een eerste stap hiertoe is bij menselijke cellen al gezet, doordat het mogelijk is gebleken om uit huidcellen zogeheten pluripotente stamcellen – letterlijk: ‘alleskunners’ – te kweken. Dit worden geïnduceerde pluripotente stamcellen genoemd, ofwel iPS cellen. Deze iPS cellen kunnen in principe verder ontwikkelen naar ieder gewenst celtype of weefsel. Bij muizen is het al gelukt om eicellen en zaadcellen te creëren uit iPS cellen en deze te gebruiken om gezond nageslacht te laten ontstaan.
Een volgende ontwikkeling zou zijn om geslachtscellen uit menselijke iPS cellen te creëren. Echter, het is op dit moment nog niet bekend onder welke condities menselijke iPS cellen zich ontwikkelen tot geslachtscel. Zodra dit wel mogelijk is, kunnen ook menselijke ei- of zaadcellen gemaakt worden uit bijvoorbeeld huidcellen. Dan zou een artificiële zaadcel gebruikt kunnen worden om een (al dan niet artificiële) eicel te bevruchten. Op deze manier zouden mensen zonder geslachtscellen toch genetisch verwante kinderen kunnen krijgen.
Ook voor homoseksuele koppels biedt dit wellicht mogelijkheden. Zij zouden zonder tussenkomst van een zaad- of eiceldonor samen kinderen kunnen krijgen. Met de iPS technologie zou in theorie namelijk uit een huidcel van een man of een vrouw zowel een eicel als een zaadcel worden gecreëerd. Vrouwen zouden uiteraard alleen zaadcellen kunnen produceren met een X-chromosoom, wat hen alleen de mogelijkheid zou bieden dochters te produceren. Maar hiermee zouden homoseksuele en lesbische koppels in ieder geval in theorie een kind kunnen krijgen dat genetisch verwant is aan hen beiden.
Het genetisch aanpassen van geslachtscellen of embryo’s
Een andere belangrijke ontwikkeling in de voortplantingsgeneeskunde betreft een revolutionaire techniek waarmee het mogelijk is om gericht specifieke stukken van het genoom te veranderen. Deze techniek heet CRISPR-cas9, wat staat voor Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats- en het CRISPR associated Systeem. Kort gezegd biedt CRISPR-cas9 de moleculair biologen een handig schaartje om makkelijker dan voorheen in DNA te knippen en te plakken. Hiermee kan onder andere de functie en activiteit van elk gen naar keuze worden aangepast. Als deze techniek wordt toegepast op eicellen, zaadcellen of heel prille embryo’s, dan wordt daarmee dus het genoom van een toekomstig kind veranderd. In het geval van erfelijke ziekten, zoals taaislijmziekte of de ziekte van Duchenne, kunnen de onderliggende genetische mutaties mogelijk dus gecorrigeerd worden, zodat toekomstige kinderen de mutaties niet zullen erven en niet ziek zullen worden.
Op dit moment bestaan er al methodes om het doorgeven van genetische mutaties aan het nageslacht te voorkomen, terwijl ook het genetisch ouderschap gewaarborgd blijft. Voorbeelden hiervan zijn prenatale diagnostiek of embryoselectie, waarbij respectievelijk aangedane foetussen of embryo’s ‘weg geselecteerd’ worden. Bij prenatale diagnostiek gaat het dan om een abortus van een genetisch aangedane foetus en bij embryoselectie om het vernietigen van genetisch aangedane embryo’s voordat ze in de baarmoeder worden geplaatst worden.
Met CRIPSR-as9 zouden deze prille embryo’s genetisch gecorrigeerd kunnen worden waardoor ze alsnog gebruikt kunnen worden om een gezonde zwangerschap tot stand te brengen. Een eerste poging om embryo’s genetisch aan te passen is gedaan in China, waarbij zowel levensvatbare als niet-levensvatbare menselijke embryo’s werden gebruikt. De onderzoekers slaagden erin om onder andere het gen dat erfelijke bloedarmoede veroorzaakt aan te passen. Dit was echter slechts in een beperkt aantal embryo’s het geval en bovendien ontstonden er ook ongewenste mutaties op andere plekken in het genoom.
Ook zonder het handige schaartje van CRISPR-cas9 kunnen embryo’s al genetisch worden aangepast. Dat kan bijvoorbeeld bij het voorkomen van erfelijke mitochondriale ziekten. De mitochondriën zijn verantwoordelijk voor de energieomzetting in een cel en bezitten ook wat eigen DNA, naast het DNA dat in de chromosomen in de kern ligt. Erfelijke mutaties in het DNA van de mitochondriën kunnen leiden tot de geboorte van kinderen met lichamelijke en geestelijke handicaps. Door de ‘zieke’ mitochondriën, afkomstig van de eicel, te vervangen door ‘gezonde’ mitochondriën van een donor, ontstaat een embryo dat genetisch verwant is aan beide ouders, maar dat de gezonde mitochondriën bevat van een derde ouder; de zogenoemde ‘drie-ouder-baby’s’. Met deze techniek zijn ondertussen al kinderen geboren in onder andere Mexico en Oekraïne.
Naast embryo’s is het ook mogelijk om het genoom in zaadcellen te corrigeren met CRISPR-cas9. Zo is het bij muizen gelukt om de erfelijke mutatie die zorgt voor een ernstige vorm van staar te corrigeren in stamcellen die aan de basis staan van de vorming van nieuwe zaadcellen. De gecorrigeerde stamcellen produceerden hierna gezonde zaadcellen en de ziekte werd niet meer doorgegeven aan het nageslacht.
Als het mogelijk is om genetische ziekten gericht aan te passen in het genoom van embryo’s of geslachtscellen, dan is het ook mogelijk om deze techniek te gebruiken om andere (menselijke) eigenschappen aan te passen in embryo’s of geslachtscellen. Theoretisch kun je hierbij denken aan het veranderen van de haarkleur, de kleur van de ogen, maar bijvoorbeeld ook eigenschappen als intelligentie. Dit wordt enhancement genoemd, omdat het gaat om het verbeteren van de mens zonder dat daarvoor een strikte medische noodzaak is.
Echter, een groot verschil met het aanpassen van eerder genoemde genetische aandoeningen is dat intelligentie door een veelvoud aan, deels onbekende, genen wordt bepaald, naast ook diverse omgevingsinvloeden. Hierdoor is het voorlopig niet mogelijk om dergelijke eigenschappen aan te passen met CRISPR-cas9. Maar als het gaat om, zeg, een genetische verandering die voorkomt dat het toekomstig kind geïnfecteerd kan raken met het HIV-virus, dan zou dat al makkelijker zijn, omdat het daarbij gaat om een enkelvoudige genetische aanpassing.
Zwanger buiten het menselijk lichaam
Een andere recente ontwikkeling betreft de mogelijkheden om een zwangerschap te laten plaatsvinden buiten het menselijk lichaam. Het is Britse en Amerikaanse onderzoekers al gelukt om menselijke embryo’s tot 14 dagen in leven te houden in het laboratorium. De onderzochte embryo’s ontwikkelden zich op een normale manier, zonder dat hiervoor interactie met cellen van de baarmoeder nodig was. Vanaf welk moment in de embryonale ontwikkeling deze interactie wel nodig is, dat is nog onbekend. Na veertien dagen moesten de experimenten worden gestopt, omdat het wettelijk nog niet is toegestaan embryo’s langer buiten het menselijk lichaam te kweken.
Een mogelijke aanvulling op dit onderzoek werd gedaan door Amerikaanse onderzoekers die erin slaagden om de vrouwelijke voortplantingsorganen na te bootsen in het laboratorium. De onderzoekers kweekten cellen van de eierstokken, baarmoeder en baarmoedermond in verschillende bakjes die met elkaar in verbinding staan. Vervolgens bleek dat deze cellen in staat waren om de normale menstruatiecyclus van 28 dagen na te bootsten, waarbij hormonen werden geproduceerd en eicellen konden rijpen.
Tot slot is het onderzoekers ook al gelukt om hele jonge foetussen van schapen in een kunstmatige baarmoeder te laten ontwikkelen gedurende het laatste kwart van de dracht. Na vijftien weken van de normale dracht van twintig weken, werden foetussen uit de baarmoeder gehaald en geplaatst in een kunstmatige baarmoeder, waarbij de navelstreng op een machine werd aangesloten die de bloedsomloop simuleerde. De lammeren werden op deze manier in leven gehouden tot het natuurlijke moment van geboorte, waarna zij gezond en goed ontwikkeld werden ‘geworpen’. Dit onderzoek kan tot nieuwe behandelmethoden leiden voor veel te vroeg (prematuur) geboren kinderen. Het ligt voor de hand te veronderstellen dat in de toekomst nog meer methoden ontwikkeld zullen worden om een steeds groter deel van de zwangerschap buiten het lichaam te laten plaatsvinden.
Science fiction?
Het volgende toekomstbeeld dient zich aan: wanneer iemand zich wil voortplanten, worden uit een willekeurig celtype iPS cellen gemaakt. Eventueel worden er in dit stadium enkele genen aangepast of mitochondriën vervangen om ziekten te voorkomen of het nageslacht te verbeteren. Vervolgens worden goed groeiende iPS cellen met het gewenste genetische profiel geselecteerd en verder gekweekt om er geslachtscellen van te maken. Of dit eicellen of zaadcellen worden heeft in dit toekomstbeeld niets meer te maken met het geslacht van de donor. Twee mannen kunnen dus een eicel en een zaadcel produceren, om hier vervolgens een kind mee te maken. In het geval van twee mannen als ouders kan de zwangerschap zich vervolgens in een kunstmatige baarmoeder voltrekken. Dit laatste kan natuurlijk ook als bijvoorbeeld het zwanger zijn, of de bevalling, als overbodige belasting of risico wordt gezien.
Sciencefiction? Aanstaande realiteit? Feit is dat de ontwikkelingen in de voortplantingsgeneeskunde zich de laatste jaren razendsnel hebben opgevolgd. Vrijwel alle stappen van de (menselijke) voortplanting kunnen voor een steeds groter deel in het laboratorium worden uitgevoerd en hebben bij dierexperimenteel onderzoek al tot de geboorte van nageslacht geleid. Ook het genetisch aanpassen van embryo’s of geslachtscellen lijkt uiteindelijk zeer goed mogelijk. Het is van belang om wel te benadrukken dat nog onvoldoende duidelijk is wat de mogelijke bijwerkingen en consequenties zijn van deze technieken op de gezondheid van het nageslacht op de lange termijn. Toekomstig onderzoek zal daar ongetwijfeld meer duidelijkheid over geven. Het lijkt dus niet zozeer de vraag óf dit toekomstbeeld eraan gaat komen, maar eerder wanneer dit zal zijn.
De maatschappelijke wenselijkheid van de genoemde technieken zal in grote mate bepalen of deze technieken daadwerkelijk gebruikt zullen gaan worden. Er zijn immers alternatieven, zoals gebruik blijven maken van de huidige mogelijkheden, waaronder adoptie, het gebruik van ei- of zaadcellen van een donor en het toepassen van abortus of embryoselectie om genetische aandoeningen te voorkomen. Een sterke drijfveer vóór het gebruik van nieuwe voortplantingsmethoden en technieken is met name de sterke wens van mensen om genetisch eigen kinderen te krijgen.
Het verleden heeft geleerd dat nieuwe ontwikkelingen in de voortplantingsgeneeskunde initieel tot weerstand leiden, maar niet veel later door de samenleving geaccepteerd worden. Dit geldt voor inseminatie met donorsperma (vroeger nota bene gezien als overspel), IVF (vroeger gezien als een activiteit – het doen ontstaan van nieuw leven – die slechts was voorbehouden aan een hogere macht) en meer recent embryoselectie of het invriezen van eicellen. Zal dit ook zo gaan met de nieuwe technieken en behandelmethoden die nu op ons afkomen? Dat zal afhangen van zowel de technische ontwikkelingen als een brede maatschappelijke discussie.