Chinese inspanning om gen-bewerkte apen te klonen draait al op volle toeren

Chinese inspanning om gen-bewerkte apen te klonen draait al op volle toeren

Genetisch identieke primaten zouden betere diermodellen voor menselijke ziekten kunnen opleveren, maar sommige onderzoekers stellen ethische kwesties aan de orde.


Onderzoekers over de hele wereld die geïnteresseerd zijn in het ontrafelen van de mechanismen van complexe menselijke aandoeningen, zoals de ziekte van Alzheimer, zouden binnenkort toegang kunnen krijgen tot gekloonde apen met genomen die zijn bewerkt om deze aandoeningen aan te tonen.


Op 24 januari meldden wetenschappers van het Institute of Neuroscience (ION) in Shanghai dat ze gen-bewerking hadden gebruikt om een gen bij makaakapen (Macaca fascicularis) dat cruciaal is voor hun slaap-waak-cyclus uit te schakelen. De wetenschappers klonterden toen één van die apen om vijf primaten met bijna identieke genen te produceren.


Het is de eerste keer dat onderzoekers een gen-bewerkte aap hebben gekloond. Het doel van de onderzoekers is om populaties van genetisch identieke primaten te creëren. Ze beweren dat deze populaties een revolutie zullen teweegbrengen in het biomedisch onderzoek. Sommige onderzoekers maken deel uit van het nieuwe International Centre for Primate Brain Research, dat tot doel heeft dergelijke populaties te creëren. In november ontving het centrum overheidssubsidies voor de oprichting van een dergelijke populatie.



Dit is zeker een onontgonnen onderzoeksinstrument en er zijn veel mogelijkheden voor innovatieve toepassingen", zegt Mitchell Lazar, die stofwisselingsziekten bestudeert aan de Universiteit van Pennsylvania in Philadelphia. Nieuwe apenmodellen van ziekten zoals sikkelcelanemie en cystische fibrose "zouden ongelooflijk nuttig zijn om de mensheid in staat te stellen deze ziekten te behandelen of te genezen.
zegt hij.



Primaten zijn het beste diermodel voor het bestuderen van hogere cognitieve functies en hersenaandoeningen bij mensen, zegt neurowetenschapper Mu-ming Poo, directeur en mede-oprichter van het nieuwe 720 miljoen yuan (US$106 miljoen) centrum van ION. Onderzoekers over de hele wereld hebben de genomen van apen bewerkt om modellen te maken van ziekten, zoals de ZvH en ernstige immuunziekten. Een groep bij het ION heeft ook een gen bij apen uitgeschakeld dat verband houdt met autistisch gedrag bij mensen.


Het was ook de eerste die vorig jaar primaten, twee identieke makaakapen, heeft gekloond. Maar primaten zijn duur, en veel mensen hebben er bezwaar tegen dat ze in het onderzoek worden gebruikt. Het voordeel van gekloonde apen is dat het aantal dieren dat nodig is voor bepaalde soorten experimenten, zoals het testen of een medicijn werkt, vermindert, zegt Poo. De onderzoekers hebben typisch grote aantallen dieren nodig om te bepalen of de gevolgen die zij wegens de drug of wegens genetische variatie onder de dieren te zien zijn. Door genetisch identieke dieren te gebruiken, kan dergelijke onzekerheid worden geëlimineerd, en dus verminderend het aantal vereiste dieren, zegt hij.


Poo, die hoopt ongeveer de helft van haar onderzoekspersoneel van buiten China aan te werven, is van plan om eerst modellen van hersenaandoeningen te ontwikkelen, zoals de ziekte van Alzheimer, de ziekte van Parkinson, een ernstige genetische verstandelijke handicap genaamd het Angelman-syndroom en verschillende genetische oogaandoeningen. Aangezien de symptomen van deze aandoeningen langzaam verschijnen, zegt Poo dat het nuttig zal zijn om diermodellen te hebben waarop wetenschappers het verloop van deze ziekten kunnen volgen.


In de komende jaren is Poo van plan om samen te werken met internationale onderzoekers om ook primaatmodellen van stofwisselings- en immunodeficiëntiestoornissen en kanker te creëren waar wetenschappers in China op kunnen experimenteren.


In Europa en de VS wordt niet-menselijk primaatonderzoek steeds vaker geconfronteerd met hindernissen in de regelgeving, kosten en bio-ethisch verzet. Dit in tegenstelling tot China; het vijfjarenplan van het land voor 2011 stelde als nationaal doel primatenziekten de modellen. Het ministerie van Wetenschap en Technologie investeerde vervolgens in 2014 25 miljoen yuan (3,9 miljoen dollar) in de onderneming.


Langzaam en duur


Op dit moment is het proces van het klonen van apen inefficiënt en duur. Om de 5 gekloonde makaken te maken, is het team begonnen met 325 gekloonde embryo's, die ze hebben geïmplanteerd in 65 surrogaatapen. Het proces kostte ongeveer 500.000 dollar, schat Poo.


Het team gebruikte de standaard kloontechniek, hetzelfde proces dat gebruikt werd om Dolly de schapen te klonen. Bij deze methode wordt het DNA van een donorcel - in dit geval afkomstig van een volwassen aap waarvan het genoom is bewerkt - geïnjecteerd in een eicel waarvan het eigen genetische materiaal is verwijderd. Het DNA hergrameert zich tot een embryonale toestand, waaruit gespecialiseerde cellen zich kunnen vormen.


Poo's team is het eerste team dat primaten kloont met behulp van DNA van volwassen cellen. De twee makaken die de groep vorig jaar heeft gekloond, zijn afkomstig van foetaal DNA. Het succes met volwassen DNA betekent dat de groep kan controleren of het gen dat ze aan de embryo's hebben aangepast, heeft geleid tot de gewenste eigenschappen van een volwassen aap voordat ze besluiten deze te klonen.


Dat apen kunnen worden gekloond van andere levende apen en dat is een spannend bewijs van het principe, zegt voortplantingsbioloog Shoukhrat Mitalipov, van de Oregon Health and Sciences University in Portland. Mitalipov verwacht dat de kosten van het klonen zullen dalen en dat ze waarschijnlijk een goed model zullen zijn voor onderzoekers om genetische ziekten te bestuderen. "Het was hetzelfde met al het agrarisch klonen van vee en varkens, in eerste instantie was de efficiëntie erg laag en het was duur," zegt Mitalipov. "Nu doen mensen het net als bij IVF", zegt hij.


Maar sommige bio-ethici en wetenschappers vinden dat experimenten met apen een laatste redmiddel moeten zijn vanwege hun hogere bewustzijnsniveau. Lazar zegt dat sommige experimenten bij muizen - bijvoorbeeld onderzoek naar de genen achter menselijke ziekten - "wetenschappelijk gezien even geschikt zijn" als bij primaten. Onderzoek bij muizen is ook meer geaccepteerd door het publiek, en de dieren zijn goedkoper en sneller te produceren. Lazar maakt zich zorgen dat als wetenschappers gemakkelijk toegang hebben tot populaties van genengeëditeerde apen, ze die zouden kunnen gebruiken voor experimenten wanneer knaagdieren dat zouden doen.


Poo zegt dat muizen geen goed alternatief zijn voor het bestuderen van hogere cognitieve functies en hersenaandoeningen bij mensen. Hij stelt dat klonen de belasting van apen zal verminderen door het aantal apen dat in laboratoria wordt gebruikt te verminderen. Het ION volgt strikte internationale richtlijnen voor dierproeven, zegt hij.


Op 24 januari publiceerde de People for the Ethical Treatment of Animals (PETA), een dierenrechtengroep uit Norfolk, Virginia, een verklaring dat ION's experimenten "een monsterlijke praktijk waren die [de apen] doet lijden".


Slaapstoornissen


Poo's team zal het effect van genbewerking op hun vijf gekloonde makaken blijven bestuderen. De groep heeft een gen uitgeschakeld, BMAL1, dat een cruciale rol speelt bij het in stand houden van het circadiane ritme, de interne klok die een gezonde slaap-waak-cyclus mogelijk maakt. Bij mensen zijn BMAL1-mutaties in verband gebracht met diabetes, hypertensie en depressie.


De apen met de gehandicapte BMAL1 genen bewegen 's nachts meer en slapen over het algemeen minder, kenmerken van circadiane ritmestoornissen, zegt Chang Hung-Chun, een specialist in circadiaan ritme op het ION. Ze vertonen ook psychose-gerelateerde symptomen, zoals angst en angst, wanneer ze in een onbekende omgeving worden geplaatst. "Deze resultaten toonden aan dat een verstoring van de bloedsomloop een belangrijke trigger kan zijn voor psychiatrische stoornissen [bij apen]," zegt Chang.


De volgende stap van het team is om in detail te kijken naar de neurale mechanismen die deze problemen kunnen veroorzaken. Het zal ook gebruik maken van de genetisch identieke apen om op zoek te gaan naar diagnostische markers van circadiane ritmestoornissen en mogelijke therapieën.


Poo publiceerde het onderzoek naar circadiane ritmes in een tijdschrift waarvan hij hoofdredacteur is - National Science Review. Hij zei dat hij dit deed omdat het tijdschrift publiciteit nodig heeft. "De kranten werden grondig herzien door vier internationale deskundigen. Het werd verwerkt door [de redacteur van het tijdschrift] life sciences, ik was er niet bij betrokken," zegt hij.


Aldus vermeld de Nature.