Je leest:

Menselijke eicel met kapotte mitochondriën gerepareerd

Menselijke eicel met kapotte mitochondriën gerepareerd

Auteur: | 25 oktober 2012

Kapot mitochondriaal DNA vervangen door intact materiaal: bij resusaapjes bleek dat enkele jaren geleden al mogelijk. Nu hebben Amerikaanse wetenschappers aangetoond dat ook menselijke eicellen op deze manier zijn te repareren. Is het einde van mitochondriale ziekten nabij?

Eind september 2016 maakte het Engelse tijdschrift New Scientist bekend dat de eerste baby met drie ouders geboren is: een jongetje met in de kernen van zijn cellen het DNA van een vader en een moeder en in zijn mitochondriën (energiefabriekjes van de cel met eigen DNA) het DNA van een donormoeder. Zijn Jordaanse moeder was drager van de ziekte van Leigh, en verloor daar twee eerdere kinderen aan.

Er zijn behoorlijk wat erfelijke aandoeningen die worden veroorzaakt door mutaties in het DNA van de mitochondriën, de energiefabriekjes van onze cellen. Symptomen van zulke ziekten openbaren zich vaak in organen en weefsels die veel energie nodig hebben zoals bijvoorbeeld de spieren, het hart of de hersenen. In ongeveer een op de vijf- tot tienduizend geboorten komt een kindje ter wereld met afwijkingen in het mitochondriale DNA (mt-DNA). Die mutaties zijn altijd afkomstig van de moeder, omdat alle mitochondriën in een embryo ontstaan vanuit de eicel.

Mitochondriale ziekten zijn niet te behandelen. Het is alleen mogelijk symptomen te bestrijden en in sommige gevallen het ziekteverloop iets te remmen. Geen wonder dat wetenschappers al een tijdje op zoek zijn naar een methode waarmee zij kunnen voorkomen dat mutaties in het mt-DNA overgaan van moeder op kind.

Vervroegd uitgroeien

In 2009 boekte de Amerikaan Masahito Tachibana het eerste succes. Hij slaagde erin het mt-DNA uit eicellen van resusaapjes met een mitochondriale aandoening te vervangen door gezond mt-DNA van een donor. Hij deed dit door de kern van de eicel van een patiënt in te brengen in een kernloze donoreicel. De kern van een eicel bevat het DNA dat codeert voor onze eigenschappen. Het mt-DNA ligt in het cytoplasma. In het experiment van Tachibana droegen de nakomelingen dan ook de eigenschappen van de patiënt, maar het mt-DNA van de donor. Het kindje zal in alles op de patiënt lijken, alleen de mutaties in het mt-DNA missen waardoor het niet ziek wordt.

Twee van de resusaapjes die in 2009 geboren werden uit een eicel met mt-DNA van een donor.
Nature

De techniek is veelbelovend en dus is Tachibana daar in de afgelopen jaren mee verder gegaan. Eerste uitdaging: kijken of het vervangen van mt-DNA bij menselijke eicellen net zo makkelijk gaat als bij eicellen van resusaapjes. Tachibana slaagde erin om het mt-DNA van menselijke eicellen te vervangen en deze cellen vervolgens te bevruchten. Hij liet het embryo vijf dagen groeien, tot het blastocyst-stadium dat uit zeventig tot honderd cellen bestaat. Dat uitgroeien ging bij veranderde eicellen echter veel vaker mis dan bij cellen waar niet mee geknutseld was.

Verrassend, want bij de eerdere experimenten met eicellen van apen had Tachibana dat verschil nog niet gezien. Waarschijnlijk zorgt het uitwisselen van celkernen in menselijke eicellen voor een activatie van de celdeling waardoor de cellen vervroegd gaan uitgroeien. Op het moment dat deze cellen bevrucht worden kunnen zij de deling (meiose) die dan pas op gang moet komen niet helemaal voltooien.

Ingevroren kern, verse donorcel

Betekent dit dat de techniek voor het repareren van mt-DNA niet geschikt is voor menselijke eicellen? Nee, dat niet. Want vaak genoeg gaat het ook wel goed. Bij een vrouw kunnen met één behandeling gemiddeld twaalf eicellen worden afgenomen. Tachibana schat dat 35 procent daarvan na het uitwisselen van kernen nog succesvol bevrucht kan worden. En nog eens zestig procent daarvan ontwikkelt zich uiteindelijk tot een gezonde blastocyst. Er zijn dan ook altijd tenminste twee gezonde embryo’s die bij de moeder terug geplaatst zouden kunnen worden. En dit aantal kan nog omhoog als de techniek verder wordt verbeterd waardoor de eicellen niet langer vervroegd gaan delen.

Zo gaat het vervangen van mt-DNA in zijn werk. 1. De kern wordt uit de eicel van een patiënt met mitochondriale ziekten verwijderd. 2. Ook uit de eicel van een donor wordt de kern verwijderd. 3. De kern uit de eicel van de patiënt wordt ingebracht in de lege donorcel. 4. De eicel wordt bevrucht en kan uitgroeien tot een gezond embryo.
Mitalipov lab/OSHU

Theoretisch gezien is het repareren van mt-DNA in menselijke eicellen dus te doen. Maar er is nog een praktisch probleem. Tot nu toe voerde Tachibana zijn experimenten uitsluitend uit met vers materiaal. Maar in de kliniek zal dat nauwelijks te doen zijn omdat patiënt en donor dan op nagenoeg hetzelfde moment hun eicellen moeten afleveren. De grote vraag is dan ook of het uitwisselen van mt-DNA ook mogelijk is als eicellen eerst worden ingevroren. Om dat te onderzoeken greep Tachibana weer terug op de eicellen van resusaapjes. Na invriezen is het mogelijk om mt-DNA uit te wisselen en een bevruchte eicel te laten uitgroeien tot het blastocyst stadium, maar dat gaat wel een stuk stroever dan met vers materiaal. Minder eicellen halen het uiteindelijk tot gezonde blastocyst. Het inbrengen van een ingevroren kern in een verse donorcel geeft het beste resultaat.

Er kleven veel ethische bezwaren aan het laten uitgroeien van een geknutselde eicel tot embryo. Wie weet blijkt achteraf dat de techniek toch niet zo goed werkt en heeft een kindje dat uit zo’n eicel geboren wordt allerlei gezondheidsproblemen.

Ethische bezwaren

Een laatste belangrijke vraag die beantwoord moet worden betreft de gezondheid van nakomelingen die geboren worden uit een eicel waarvan het mt-DNA is vervangen. Is er een soort ‘mismatch’ tussen het DNA van de patiënt en het mt-DNA van de donor die ervoor zorgt dat de mitochondriën alsnog niet goed functioneren? Of komt er toch nog wat mt-DNA van de patiënt mee waardoor mitochondriale ziekten alsnog worden overgegeven?

Die laatste optie is onwaarschijnlijk. Bij het uitwisselen van mt-DNA komt ten hoogste één procent van het mt-DNA van de patiënt terecht in de donoreicel. Dat is veel te weinig om symptomen te veroorzaken, want bij mitochondriale ziekten is vaak meer dan 60 procent van het mt-DNA aangetast.

Tachibana heeft de resusaapjes die in 2009 met behulp van zijn techniek werden geboren inmiddels drie jaar gevolgd. Tot nu toe zijn zij net zo gezond als hun leeftijdsgenootjes die uit een normale eicel werden geboren. Van een ‘mismatch’ tussen het DNA van patiënt en donor is waarschijnlijk dan ook geen sprake.

De weg naar de kliniek lijkt vrij. Toch zal een behandeling nog wel even op zich laten wachten. Tachibana zal de uitgegroeide blastocysten bij een patiënt moeten implanteren om te kijken of het kind dat daaruit geboren wordt echt gevrijwaard is van mitochondriale ziekten of andere gezondheidsproblemen. En tegen dat soort onderzoek zijn veel ethische bezwaren. Wat als achteraf blijkt dat de techniek toch niet zo goed werkt? Wat voor een leven heeft zo’n kindje dan? Het is dus nog maar de vraag of Tachibana toestemming krijgt om zijn techniek verder onder de loep te nemen.

Bron:

Masahito Tachibana e.a. Towards germline gene therapy of inherited mitochondrial disease Nature, 24 oktober 2012 (online)

Zie ook:

Wanneer moeders erfenis tegenvalt (Kennislinkartikel) Twee moeders en een vader (Kennislinkartikel)

Drie ouders, één embryo (Wetenschap24)

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 25 oktober 2012

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.