Je leest:

GM-dieren: meer dan muizen

GM-dieren: meer dan muizen

Auteur: | 9 april 2009

Genetisch gemodificeerde dieren zijn bruikbaar op vele terreinen. Het ontrafelen van de functie van genen of de ontwikkeling van ziekten, het voorkomen van orgaanafstoting, het produceren van menselijke eiwitten: het kan allemaal. Toch blijven toepassingen buiten het laboratorium nog grotendeels uit. Genetische modificatie bij dieren is moeilijk, kostbaar en roept in sommige gevallen weerstand op bij consumenten.

Aap ANDi produceert een fluorescerend eiwit, schaap Tracy maakt melk met menselijke eiwitten en kip Britney legt eieren met kankerdodende eiwitten. De ideeën over toepassingen van genetische modificatie bij dieren zijn wild, maar de uitvoerbaarheid levert nog problemen op.

Menselijke ziekten zijn vaak heel complex. Een opeenstapeling van kleine foutjes in verschillende genen ontaardt uiteindelijk in een gevaarlijke tumor of zorgt voor een hartkwaal. Muizen zijn gevoelig voor menselijke ziekten, omdat zij veel genen met ons delen vanuit een gemeenschappelijke voorouder. Wetenschappers gebruiken het knaagdier dan ook als model om de functie van genen en de ontwikkeling van ziekten te ontrafelen. Met behulp van genetische modificatie is het maken van een passend model makkelijker. Het is mogelijk om genen gericht aan te passen of te vervangen en het DNA van muizen zo te verbouwen dat zij menselijke ziekteverwekkers als het HIV-virus gewillig opnemen. Door GM-dieren kunnen onderzoekers goede resultaten krijgen, terwijl zij minder proefdieren gebruiken.

Big Blue Mouse

Ook voor het testen van de veiligheid van nieuw ontwikkelde medicijnen zijn nog steeds proefdieren nodig. Genetisch gemodificeerde dieren maken het testen een stuk eenvoudiger en efficiënter. Big Blue Mouse is hiervan een goed voorbeeld. Dit knaagdiermodel bevat DNA van een virus dat de bacterie E. coli kan infecteren. Sommige chemicaliën uit medicijnen veroorzaken veranderingen in DNA. Deze mutaties zijn met behulp van Big Blue Mouse waar te nemen. Als je gemuteerd virus-DNA uit de muis los laat op een E. coli bacterie, kleurt deze blauw. Op die manier weten onderzoekers precies hoeveel DNA-veranderingen het nieuwe medicijn veroorzaakt.

Genetisch gemodificeerde proefdieren maken biologisch en medisch onderzoek eenvoudiger en efficiënter. Door de mogelijkheid om genen gericht aan te passen of te vervangen, zijn minder proefdieren nodig om goede resultaten te krijgen.

Scrapie en BSE

GM-dieren bieden wellicht een oplossing voor de problemen rondom orgaantransplantatie. Veel landen zitten met een tekort aan donororganen en bovendien komt orgaanafstoting vaak voor. Varkens waren één van de eerste grotere dieren die modificatie ondergingen. Zij kregen een menselijk gen toegediend om het probleem van orgaanafstoting definitief op te lossen. Als een patiënt last heeft van leverschade kan het GM-varken als volgt te hulp schieten: het bloed van de patiënt wordt buiten zijn lichaam door de lever van het varken geleid. De lever van de patiënt krijgt de kans om rustig te herstellen, voordat schoongemaakt bloed vanuit de lever van het varken terugstroomt naar het lichaam van de patiënt.

Genetische modificatie komt niet alleen van pas in de gezondheidszorg, maar ook in de landbouw. Net als planten kunnen dieren met wat kleine aanpassingen resistent worden gemaakt tegen ziekteverwekkers. Zo zijn er al tests gedaan om de ziekte van Marek (lymfklierkanker door infectie met een herpesvirus) bij gevogelte tegen te gaan. Ook scrapie bij schapen en BSE bij runderen zijn ziekten die door de verandering van een aantal genen wellicht tot het verleden behoren.

Bij dit schaap wordt bloed afgenomen om te kijken of het dier genetisch resistent is tegen scrapie.

Dertig eiwitten

Wetenschappers ontdekten in muizen een gen dat de expressie van groeihormoon regelt. Erg handig in de landbouw, omdat dieren zo snel mogelijk zoveel mogelijk product moeten leveren. De expressie van het groeihormoongen werd bij varkens dan ook gelijk opgeschroefd. Bij biggetjes traden onacceptabele groeistoornissen op. Al snel achterhaalden wetenschappers hoe dit kan: de meeste landbouwdieren zitten qua productie al aan hun fysiologische limiet, zij kunnen simpelweg niet sneller of groter groeien. Bij vissen lukt dit nog wel. Onderzoekers brachten het groeihormoongen in bij jonge embryo’s van onder andere zalm, tilapia en karper. Door modificatie verdriedubbeld het gewicht van zo’n vis en kan hij bovendien beter overleven in koud water.

Bij schapen en runderen is het nog wel mogelijk om de samenstelling van melk of vlees te veranderen. Hier worden dan ook veelvuldig experimenten mee gedaan. Met name dieren die medicinale eiwitten afscheiden in hun melk zijn populair. Het gaat dan vooral om eiwitten die niet te maken zijn met behulp van simpele organismen, zoals gist of losse cellen. Hiertoe behoren bloedstollingsfactoren of antistoffen. Ook eiwitten die niet op een andere manier in grote hoeveelheden beschikbaar komen, staan in de belangstelling. Wereldwijd werken verschillende bedrijven aan de productie van eiwitten met behulp van genetische modificatie, waaronder Pharming BV in Nederland. Tezamen hadden deze bedrijven in 2001 ongeveer dertig eiwitten die zich in verschillende teststadia bevinden.

GM-insecten Ook aan insecten valt met behulp van modificatie een hoop te veranderen. Dit onderzoeksgebied is relatief nieuw. Er zijn verschillende, baanbrekende ideeën. Zo kun je het DNA van malariamuggen op een dusdanige manier veranderen dat zij geen parasieten meer verspreiden. Door een populatie GM-muggen uit te zetten in de natuur hopen wetenschappers deze eigenschap naar meerdere muggen over te brengen. Bloedzuigende insecten kunnen we inzetten voor de verspreiding van onze vaccins. Een praktisch probleem hierbij is dat die stekers alleen bepaalde groepen mensen mogen prikken.

Genetische modificatie bij dieren kent toepassingen genoeg, maar toch worden er maar weinig ideeën in de praktijk gebracht. Begin jaren ’80 werd het eerste GM-dier gemaakt: een muis. Sindsdien is de techniek toegepast op runderen, varkens, schapen, gevogelte en ga zo maar door. Toch is tegenwoordig nog steeds het merendeel van alle GM-dieren muis en worden deze met name gebruikt in onderzoek. Toepassingen buiten het laboratorium liggen nog wat verder weg vanwege een aantal moeilijkheden met GM-dieren.

Inefficiënt en kostbaar

Het eerste probleem is de inefficiëntie van de techniek bij dieren. Neem aap ANDi. Dit dier bevat het gen van een kwal dat codeert voor het fluorescerende eiwit GFP. Om ANDi te maken, moesten 220 apeneitjes worden bevrucht. Veertig daarvan kwamen terecht in een draagmoeder en slechts bij vijf dieren ontstond daadwerkelijk een zwangerschap. Uiteindelijk werden er drie aapjes geboren, waarvan alleen ANDi het bewuste gen bezat. De meeste grote (landbouw)dieren hebben bovendien een lange levenscyclus en krijgen in totaal maar weinig nakomelingen. Het maken van een GM-dier is hierdoor een kostbare aangelegenheid.

In deze cellen zijn structuren aangekleurd door gebruik te maken van het eiwit GFP (green fluorescent protein). Op deze afbeelding zie je niet de cellen van aap ANDi, maar een soort protozoa (micro-organismen).

Om in te grijpen bij ziekten en in productieprocessen moet je de genetische achtergronden hiervan kennen. Kennis over de genomen van (landbouw)dieren is nog verre van compleet waardoor wetenschappers van een heleboel genen geen idee hebben wat ze doen.

Agressief GM-dier?

Een laatste belangrijk bezwaar is dat de samenleving zich zorgen maakt over voedselveiligheid en het welzijn van GM-dieren. Dit zorgt ervoor dat onderzoeksprojecten niet altijd ondersteund worden. Voedselproducten afkomstig van genetisch gemodificeerde dieren bevatten mogelijk meer allergenen of giftige stoffen dan ‘natuurlijk’ voedsel. Door het toevoegen van menselijke genen aan DNA van dieren bestaat bovendien het gevaar dat deze dieren ook vatbaar worden voor menselijke ziekten. Zo kan het inbouwen van een virale receptor ervoor zorgen dat het dier dat virus ook overdraagt naar mensen.

Er zijn aanwijzingen dat landbouwdieren lijden onder het verlies van een jong of foetus. Bij genetische modificatie gaan tijdens de zwangerschap bijna gegarandeerd foetussen verloren. Ook is het niet bekend vanaf wanneer deze foetussen zelf pijn en stress kunnen ervaren.

Ook voor het dier zelf is genetische modificatie nogal een ingreep. Om ovulatie op te wekken en embryo’s in te planten, moeten vrouwelijke dieren dikwijls onder verdoving, wat achteraf pijn en stress kan veroorzaken. Tijdens de zwangerschap gaan bijna gegarandeerd foetussen verloren. Het is niet duidelijk wanneer in de ontwikkeling een embryo zelf pijn ervaart, maar er zijn wel aanwijzingen dat landbouwdieren lijden onder het verlies van een foetus. Zou modificatie het gedrag van een dier veranderen? Zijn GM-dieren bijvoorbeeld agressiever dan hun natuurlijke soortgenoten? Studies met schapen en muizen tonen aan dat het gedrag niet wezenlijk verandert. Mogelijk komt dit ook doordat de dieren zich niet in een stressvolle situatie, zoals hevige concurrentiestrijd, bevinden.

GloFish GloFish zijn genetisch gemodificeerde zebravissen met een rode (starfire red), groene (electric green) of oranje (sunburst orange) kleur. Net als aap ANDi dragen deze vissen het fluorescerende eiwit GFP of een variant daarvan. GloFish werd in Signapore ontwikkeld, aanvankelijk om vervuiling in het water te kunnen opsporen. In 2003 kwamen de GM-vissen in Amerika op de markt als huisdier. Tot nu toe hebben zich nog geen problemen voorgedaan. GloFish vormt één van de weinige voorbeelden van genetisch gemodificeerde dieren die succesvol op de markt zijn gebracht.

Genetische modificatie van dieren brengt andere problemen met zich mee dan DNA-veranderingen bij planten of micro-organismen. Niet alleen moeten onderzoekers bij de uitvoering van hun ideeën rekening houden met het milieu en de menselijke gezondheid, ook het gedrag en welzijn van dieren staan hoog op de prioriteitenlijst. De techniek is bovendien inefficiënt en daardoor erg kostbaar. Dit maakt toepassingen buiten het laboratorium lastig.

Bronnen

The use of genetically modified animals (Patrick Bateson e.a.), The Royal Society, 2001

Zie ook:

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 09 april 2009

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.