Japanse onderzoekers fokken muizen met twee biologische vaders

Biologie Van cellen uit de staart van een mannetjesmuis werden eicellen gemaakt met twee X-chromosomen. De cellen konden bevrucht worden.

Jonge muizen. Van de 630 embryo’s uit het Japanse experiment waren slechts zeven pups levensvatbaar.
Jonge muizen. Van de 630 embryo’s uit het Japanse experiment waren slechts zeven pups levensvatbaar.

Foto Getty Images

Japanse onderzoekers hebben muizen gefokt met twee biologische vaders. De groep van de Kyushu universiteit meldt in Nature dat de nakomelingen zijn uitgegroeid tot gezonde volwassen dieren. De onderzoekers ontwikkelden een techniek om ‘mannelijke eicellen’ te maken. Deze techniek kan ook een rol spelen bij het verhelpen van onvruchtbaarheid door een afwijkend chromosoomaantal.

De muizenpups uit het experiment blijken gezond en vruchtbaar te zijn, maar de slagingskans is gering. Van de 630 embryo’s waren slechts zeven pups levensvatbaar. Toch zijn de onderzoekers tevreden. In een onderzoek uit 2018 met hetzelfde doel overleden de pups met twee vaders al na enkele dagen. Muisjes met twee moeders werden toen wel een volwassen.

Dat zoogdieren van hetzelfde geslacht samen geen nakomelingen kunnen krijgen zonder menselijke bemoeienis, komt doordat zowel zaadcellen als eicellen essentieel zijn voor de bevruchting. Voor nakomelingen van twee vaders zou dus een ‘mannelijke eicel’ nodig zijn. De onderzoeksgroep vond een route: van mannelijke lichaamscellen met een X- en een Y-chromosoom creëerden ze eicellen met twee X-chromosomen.

Verschillende celtypes

De onderzoekers isoleerden eerst cellen uit de staart van een muizenmannetje en transformeerden deze cellen tot stamcellen: ongespecialiseerde cellen die zich kunnen ontwikkelen tot verschillende celtypes. Het gebeurt relatief vaak, bij zo’n 1 tot 3 procent van de stamceldelingen, dat het kleine Y-chromosoom spontaan verdwijnt. Een stamcel met enkel een X-chromosoom is het resultaat.

Van een volwassen muizencel een eicel maken was al mogelijk, maar de wetenschappers slaagden er nu ook in om het X-chromosoom te kopiëren. Blootstelling aan de stof reversine belemmert een juiste verdeling van chromosomen tijdens een celdeling. Naast cellen met één X-chromosoom ontstaan er ook dochtercellen met nul of twee. Die laatste categorie is bruikbaar: de onderzoekers programmeerden deze XX-stamcellen tot XX-eicellen. In een reageerbuisje werden deze ‘mannelijke eicellen’ bevrucht en voilà: embryo’s van twee vaders. De verdere ontwikkeling van het embryo gebeurde in een draagmoeder.

„Technisch gezien is dit heel knap”, zegt Anton Grootegoed, emeritus hoogleraar ontwikkelingsbiologie. Hij benadrukt dat het een „gigagrote stap” is totdat we bij mensen hetzelfde principe kunnen toepassen, als dat al wenselijk is. „We zijn bij mensen nog niet eens in staat om van volwassen lichaamscellen eicellen te maken. Daarnaast brengt het allerlei risico’s met zich mee.”

Naast het mogelijk maken van twee biologische vaders zien de onderzoekers een andere toepassing: het bestuderen van verminderde vruchtbaarheid door afwijkende chromosoomaantallen. Als voorbeeld noemen ze het syndroom van Down, bij mensen veroorzaakt door een derde kopie (trisomie) van chromosoom 21. Muizen met trisomie 16 zijn een model voor dit syndroom. Met de reversine-methode hebben de onderzoekers een overtallig chromosoom 16 uit stamcellen verwijderd.