De pogingen van moderne wetenschappers om dieren te maken met menselijke organen werden voorafgegaan door vele jaren van onderzoek, en zo ongeveer zullen deze plannen worden geïmplementeerd. Tegenstanders van dergelijke experimenten maken zich echter zorgen over de ethische kant van de kwestie, merkt de BBC Earth-columnist op.
In de sciencefictionroman van H. G. Wells "The Island of Dr. Moreau", stuit de hoofdpersoon Edward Prandick, die aan land werd gegooid als gevolg van een schipbreuk, op een vrouw en twee mannen die gehurkt bij een omgevallen boom op een open plek in het bos zitten.
Alle drie zijn ze volledig naakt, behalve de vodden die om hun dijen zijn gewikkeld.
Prendick vestigt de aandacht op hun 'dikke gezichten', die 'geen kin hadden, hun voorhoofd naar voren stak en hun hoofden bedekt waren met dun borstelig haar'. Hij merkt op: "Nooit eerder heb ik zulke beestachtige wezens ontmoet."
Wanneer Prendick de inboorlingen nadert, proberen ze met hem te praten, maar hun spraak klinkt erg snel en onduidelijk; ze schudden hun hoofd en zwaaien heen en weer, terwijl ze, zoals het de held toescheen, 'een ongelooflijke onzin' met zich meedragen.
Ondanks de gedeeltelijk verborgen naaktheid en schijnbaar menselijke verschijning van de wilden, vangt Prendick in hen een onmiskenbare "gelijkenis met varkens" op, en hun gedrag is alsof "gekenmerkt door het zegel van iets dierlijks".
Op een nacht komt Prendick per ongeluk de operatiekamer van dr. Moreau binnen en ontdekt wat er aan de hand is: de wetenschapper verandert dieren in mensen en verandert hun lichaam en brein naar zijn eigen beeld en gelijkenis.
Ondanks alle inspanningen slaagt de dokter er echter niet in om zijn creaties te ontdoen van de manifestaties van hun basisinstincten.
Promotie video:
De onstabiele samenleving die hij creëerde, wordt al snel verteerd door anarchie, wat leidt tot de dood van Moreau.
Het is 120 jaar geleden dat de roman voor het eerst het levenslicht zag, en de krantenkoppen van vandaag kunnen de indruk wekken dat we gevaarlijk dicht bij het dystopische perspectief van Wells staan.
"Wetenschappers van Frankenstein werken aan het creëren van een hersenschim, die een kruising is tussen een mens en een dier", schreeuwde een van de krantenkoppen in de Britse Daily Mail in mei 2016.
"De wetenschap probeert de barrière tussen mens en dierenrijk te doorbreken", zei een artikel in de Washington Times dat twee maanden later werd gepubliceerd. De auteur van het artikel voerde aan dat intelligente dieren binnenkort uit de laboratoria zouden breken.
De reden voor de opwinding waren de plannen van wetenschappers om menselijke stamcellen in dierlijke embryo's te implanteren om individuele menselijke organen te laten groeien voor transplantatie bij patiënten die een transplantatie nodig hebben.
Deze technologie zal naar verwachting de wachttijd voor een operatie verkorten en het risico op afstoting van orgaantransplantaten verminderen.
Deze gewaagde en dubbelzinnige plannen werden voorafgegaan door meer dan drie decennia wetenschappelijk onderzoek. De experimenten hebben wetenschappers geholpen enkele van de fundamentele mysteries te ontrafelen, de aard van de verschillen tussen soorten te onderzoeken en erachter te komen hoe een cluster van cellen in de baarmoeder een levend organisme wordt.
Gezien de vooruitzichten om dergelijke projecten te financieren, nadert de mensheid snel een belangrijke mijlpaal op dit gebied.
"Dit kennisgebied evolueert zeer snel", zei onderzoeker Janet Rossant van de Universiteit van Toronto, die pionier was in de studie van hersenschimmen. "Ons begrip van biologie zal een nieuw niveau bereiken."
Maar alleen op voorwaarde dat we eerst een aantal moeilijke ethische problemen oplossen die verband houden met ons idee van wat het betekent om mens te zijn.
Gedurende vele millennia waren hersenschimmen slechts personages in mythen en legendes.
De biologische term is ontleend aan de oude Griekse mythologie: Homerus beschreef de hersenschim als een vreemd wezen met het hoofd en de nek van een leeuw, het lichaam van een geit en een kronkelige staart. Volgens de legende werd dit onsterfelijke vuurspuwende wezen gevonden in het land Lycië, gelegen in Klein-Azië (een schiereiland in West-Azië, een deel van het grondgebied van het moderne Turkije - Vert.).
De wetenschappelijke definitie van een hersenschim is minder kleurrijk. Deze term wordt gebruikt om elk organisme te beschrijven dat bestaat uit genetisch ongelijke cellen.
Chimerisme komt in de natuur voor, vooral als gevolg van de fusie van tweelingembryo's kort na de conceptie, en kan tot verrassende resultaten leiden.
Neem bijvoorbeeld bilaterale (bilaterale) gynandromorfen, waarbij de ene kant van het lichaam de kenmerken heeft van een mannetje en de andere kant van een vrouwtje. Dergelijke wezens zijn in wezen het resultaat van de fusie van twee twee-eiige tweelingen.
Als de kleur van individuen van verschillende geslachten heel verschillend is, zoals het geval is bij veel soorten vogels en insecten, kan het resultaat zeer ongebruikelijk en indrukwekkend zijn.
Bij een rode kardinaal resulteert bilateraal gynandromorfisme bijvoorbeeld in een helderrood verenkleed van de "mannelijke" zijde en een grijs verenkleed van de "vrouw".
Veel vaker mengen cellen van verschillende embryo's zich echter in willekeurige combinaties, wat leidt tot meer subtiele veranderingen in het hele organisme.
Dergelijke hersenschimmen zien eruit en gedragen zich precies zoals andere individuen van de gegeven soort.
De kans bestaat dat u zelf een hersenschim bent, aangezien wetenschappelijke studies aantonen dat ten minste 8% van de niet-identieke tweelingen tijdens de embryonale ontwikkeling cellen van hun broers en zussen opneemt.
Ondanks het feit dat wezens zoals die beschreven in Griekse mythen niet in de natuur voorkomen, weerhoudt dit wetenschappers er niet van om hun eigen hersenschimmen in het laboratorium te creëren.
Janet Rossant was een van de eerste wetenschappers die dit deed.
In 1980, terwijl ze werkte aan de Canadese Brock University, publiceerde ze in het tijdschrift Science de resultaten van een experiment waarin een hersenschim werd gekweekt uit het genetisch materiaal van twee verschillende soorten muizen: een laboratoriumalbinomuis, een ondersoort van de huismuis (Mus musculus), en wilde Ryukyu-muis (Mus caroli), die in verschillende Aziatische landen leeft.
Eerdere pogingen om hybride wezens tussen soorten te kweken, zijn vaak mislukt. De embryo's hechtten zich helemaal niet aan de baarmoederwand of bleken onderontwikkeld te zijn, waarna de casus meestal eindigde in een miskraam.
De Rossant-methode bestond ongeveer vier dagen na de conceptie uit een complexe chirurgische procedure.
Tegen die tijd was de bevruchte eicel al veranderd in een blastocyst - een stolsel van de binnenste celmassa omgeven door een beschermende laag genaamd trofoblast, die later de placenta zou worden.
Rossant en collega William Frels injecteerden een interne celmassa uit een Ryukyu-muisblastocyst in een laboratoriummuisei.
Omdat de trofoblast in de blastocyst van de gastmuis tijdens de operatie niet werd beschadigd, kwam het DNA van de zich vormende placenta nog steeds overeen met dat van de moeder. Als gevolg hiervan hechtte het embryo zich met succes aan de baarmoederwand.
Wetenschappers hoefden slechts 18 dagen te wachten om het verloop van de zwangerschap te observeren.
Het experiment was opvallend succesvol: van de 48 pasgeboren muizen waren er 38 chimeren, die het genetische materiaal van beide soorten muizen bevatten.
"We hebben aangetoond dat het oversteken van de interspecies-barrière mogelijk is", zegt Rossant. Chimerisme kwam duidelijk tot uiting in de kleur van de muizen: afwisselende vlekken van wit en roodachtig haar.
Zelfs qua temperament waren deze hersenschimmen duidelijk verschillend van de ouderlijke individuen.
"We hebben een heel vreemde mengelmoes van karakters", zegt Rossant. "Ryukyu-muizen zijn erg onrustig: zodat ze niet weglopen, moet je ze op de bodem van de emmer leggen, en je moet ze met een tang pakken, nadat je leren handschoenen hebt aangetrokken."
Labmuizen zijn veel stiller. "Het gedrag van onze hersenschimmen zat er iets tussenin", merkt de onderzoeker op.
Volgens Rossant kunnen dergelijke experimenten op het huidige ontwikkelingsniveau van de neurowetenschappen helpen bij het onderzoeken van het gedrag van verschillende soorten.
"Je zou de gedragsverschillen kunnen vergelijken met welke delen van de hersenschim twee verschillende soorten cellen bevatten", zegt ze. "Ik vind dit onderzoeksgebied erg interessant."
In haar vroege werk gebruikte Rossant haar hersenschimmen om te bestuderen hoe organismen zich in de baarmoeder ontwikkelen.
De studie van genen was nog maar net begonnen, en de duidelijke verschillen tussen de twee soorten hielpen om na te gaan hoe cellen door het lichaam van een hersenschim worden verdeeld.
Dankzij dit hebben wetenschappers ontdekt uit welke elementen van de binnenste celmassa bepaalde organen worden gevormd.
Wetenschappers kunnen deze benadering ook gebruiken om de rol van bepaalde genen te bestuderen. Hiervoor kan een genetische mutatie kunstmatig worden gecreëerd in een van de embryo's, terwijl de andere als controlemutatie wordt gebruikt.
Door de aldus verkregen chimera te bestuderen, kunnen onderzoekers bepalen welke specifieke lichaamsfuncties door bepaalde genen worden beïnvloed.
De Rossant-methode werd al snel overgenomen door andere wetenschappers over de hele wereld. In een van de experimenten was het mogelijk om een hersenschim te creëren uit geiten- en schapencellen.
Het uiterlijk van het dier was heel ongebruikelijk: zijn huid zag eruit als een lappendeken, afgewisseld met schapenwol en grof haar, typisch voor een geit.
Time Magazine beschreef de hersenschim als “een truc van een dierentuinbewaarder: een geit in een angoratrui.
Rossant heeft ook geraadpleegd over een aantal beschermingsprojecten voor bedreigde diersoorten: het idee was om embryo's in de baarmoeder van huisdieren te implanteren.
"Ik weet niet hoe succesvol deze initiatieven waren, maar het idee leeft nog steeds", zegt ze.
Nu is het de bedoeling dat de Rossant-methode wordt toegepast in het kader van een project dat theoretisch een nieuwe pagina in de regeneratieve geneeskunde zou kunnen openen.
In de afgelopen twee decennia hebben wetenschappers geprobeerd te leren hoe ze in het laboratorium nieuwe organen kunnen laten groeien uit stamcellen die kunnen veranderen in weefselcellen van elk type.
Aangenomen wordt dat deze strategie een enorm potentieel heeft voor de ontwikkeling van transplantologie.
"Het probleem is dat hoewel stamcellen erg lijken op embryonale cellen, ze niet precies hetzelfde zijn", zegt Juan Carlos Ispisua Belmonte van het J. Salk Institute for Biological Research in La Jolla, Californië.
Tot nu toe blijven stamcellen ongeschikt voor transplantatie.
Ispisua Belmonte en een aantal andere onderzoekers zijn van mening dat de oplossing in boerderijen moet worden gevonden. Het doel van wetenschappers is om chimera-dieren te maken om de noodzakelijke organen te laten groeien.
"Embryogenese is wijdverbreid in de natuur en 99% van de resultaten zijn positief", zegt de wetenschapper. "We weten nog niet hoe we het in het laboratorium moeten herscheppen, maar dieren doen het heel goed, dus waarom zou je de natuur niet voor ons laten werken?"
In tegenstelling tot de hersenschim van een geit en een schaap, waarin cellen van twee verschillende soorten willekeurig door het lichaam zijn verdeeld, moeten in deze chimeren vreemde weefsels in specifieke organen worden geconcentreerd.
Door genetische manipulaties verwachten onderzoekers dat ze bepaalde organen uit het lichaam van de gastheer "knock-out slaan", menselijke cellen in de lege ruimte plaatsen en ze dwingen om de corresponderende, maar al menselijke organen van de vereiste grootte en vorm te vormen.
"Het dier wordt een broedmachine", zegt Pablo Juan Ross van de University of California, Davis.
Het is al bekend dat dit in theorie mogelijk is. In 2010 gebruikten Hiromitsu Nakauchi van Stanford University School of Medicine en collega's een vergelijkbare techniek om een alvleesklier van een rat in een muis te laten groeien.
Nu zijn de meest geschikte "broedmachines" voor menselijke organen varkens, waarvan de anatomische structuur zeer dicht bij die van de mens ligt.
Als dit plan werkt, zal het veel van de bestaande problemen bij transplantatie helpen oplossen.
"Gemiddeld duurt de wachtlijst voor een niertransplantatie nu ongeveer drie jaar", legt Ross uit. Tegelijkertijd zou het mogelijk zijn om in slechts vijf maanden het benodigde orgel in het lichaam van een varken te laten groeien.
“Dit is nog een voordeel van het gebruik van varkens als dragers: ze groeien erg snel”, legt de wetenschapper uit.
Interspecifieke chimeren kunnen in de farmacologie worden toegepast.
Vaak zijn de resultaten bij het testen van nieuwe soorten medicijnen op dieren succesvol, maar wanneer mensen dezelfde medicijnen gebruiken, treden onverwachte en ongewenste gevolgen op. "Het resultaat is een verspilling van tijd en geld", benadrukt Ispisua Belmonte.
Laten we ons de vooruitzichten van de voorgestelde methode voorstellen aan de hand van het voorbeeld van een nieuw medicijn voor leveraandoeningen.
"Als we menselijke cellen in de lever van een varken plaatsen, kunnen we binnen het eerste jaar dat we aan het maken van een medicijn werken, bepalen of het potentieel giftig is voor het menselijk lichaam", merkt de onderzoeker op.
Rossant is het ermee eens dat de methode een groot potentieel heeft, maar benadrukt dat wetenschappers nog serieus werk aan de winkel hebben: “Ik waardeer de moed van degenen die het aandurfden om aan deze taak te werken. Het is haalbaar, maar ik moet toegeven dat onderzoekers gaandeweg met zeer ernstige moeilijkheden te maken zullen krijgen."
Velen van hen zijn technisch van aard.
Vanuit het oogpunt van evolutie verschilt een persoon veel meer van een varken dan een rat van een muis.
Wetenschappers weten uit ervaring dat in dergelijke gevallen de kans op afstoting van donorcellen door het lichaam van de gastheer aanzienlijk toeneemt.
"Het is noodzakelijk om speciale omstandigheden te creëren zodat menselijke cellen kunnen overleven en zich kunnen delen [in een varken]", zegt Ispisua Belmonte.
Dit vereist het vinden van een "primaire", feilloos zuivere bron van menselijke stamcellen die in elk weefsel kunnen veranderen.
Het kan ook nodig zijn om het organisme van de gastheer genetisch te modificeren om de kans op afstoting van vreemde cellen te verkleinen.
Tot dusverre zijn ethische overwegingen het belangrijkste obstakel voor onderzoek.
In 2015 heeft de National Institutes of Health van het Amerikaanse ministerie van Volksgezondheid een moratorium ingesteld op de financiering van experimenten om hersenschimmen bij mens en dier te creëren.
Het is waar dat later werd aangekondigd dat het verbod kon worden opgeheven - op voorwaarde dat elk van deze experimenten aan een aanvullende evaluatie zou worden onderworpen voordat financiering wordt verstrekt.
Ondertussen ontving Ispisua Belmonte een subsidievoorstel van $ 2,5 miljoen op voorwaarde dat hij apencellen gebruikt in plaats van menselijke cellen om de hersenschim te creëren.
De grootste zorg is de hypothetische waarschijnlijkheid dat menselijke stamcellen de hersenen van het varken zullen bereiken, wat leidt tot de creatie van een wezen met een aantal van de vaardigheden en gedragingen die inherent zijn aan mensen.
"Ik denk dat dit scenario in detail moet worden overwogen en besproken in onderzoek", zegt Rossant. Haar hersenschimmen vertoonden tenslotte de temperamentkenmerken van beide soorten muizen. Een menselijk bewustzijn creëren dat gevangen zit in een dierlijk lichaam is een nachtmerrieachtig complot dat Wells 'pen waardig is.
Onderzoekers benadrukken snel dat bepaalde voorzorgsmaatregelen kunnen worden genomen. "Door cellen in een bepaald stadium van de ontwikkeling van het embryo te injecteren, kunnen we dit risico wellicht vermijden", zegt Belmonte.
Een andere mogelijke uitweg is om stamcellen op genetisch niveau te programmeren om zichzelf onder bepaalde omstandigheden te vernietigen om te voorkomen dat ze in het zenuwweefsel terechtkomen.
Maar deze beslissingen zijn niet overtuigend genoeg voor Stuart Newman, een cytobioloog aan het New York College of Medicine, die zich zorgen maakt over de mogelijke gevolgen van dergelijke experimenten sinds het ontstaan van de hersenschim van geiten en schapen in de jaren tachtig.
Newmans bezorgdheid betreft niet zozeer de moderne plannen van wetenschappers als wel een toekomst waarin hersenschimmen geleidelijk meer en meer menselijke kenmerken zouden kunnen krijgen.
"Hoe meer mensen je in deze hybriden kunt brengen, hoe interessanter ze worden, zowel wetenschappelijk als medisch", zegt hij.
“Nu kan iemand zweren dat ze nooit hersenschimmen zullen creëren naar menselijke gelijkenis, maar het latente verlangen blijft tenslotte nog steeds bestaan. Er is iets in het onderwerp zelf dat wetenschappers aanmoedigt om steeds verder in deze richting te gaan."
Laten we zeggen dat wetenschappers een hersenschim hebben gecreëerd om een nieuw medicijn voor de ziekte van Alzheimer te onderzoeken. Onderzoekers krijgen in eerste instantie toestemming om een wezen te maken met een brein dat voor ongeveer 20% menselijk is. Maar na verloop van tijd kunnen ze tot de conclusie komen dat om de effecten van het medicijn volledig te begrijpen, het nodig is om het aandeel van het menselijk brein te verhogen tot 30 of 40 procent.
Bovendien, zei Newman, moet de onderzoeker, om financiering te ontvangen, vaak steeds ambitieuzere onderzoeksdoelen stellen: "Het is niet dat wetenschappers monsters proberen te creëren … Onderzoek is een natuurlijk, evoluerend proces en het stopt niet vanzelf."
Even belangrijk is dat dergelijke experimenten ons gevoel van menselijkheid kunnen afstompen, vervolgt Newman: “De transformatie van onze cultuur stelt ons in staat deze grenzen te overschrijden. In dit geval wordt een persoon gezien als slechts een materieel object."
Als we weten over het bestaan van menselijke hersenschimmen, zullen we misschien niet zozeer twijfelen aan de manipulatie van menselijke genen om kinderen "op bestelling" te creëren.
En Newman staat niet alleen in zijn angsten.
John Evans, een socioloog aan de University of California, San Diego, wijst erop dat de discussie over mens-dier-hybriden zich concentreerde op cognitieve vaardigheden.
In deze context kunnen we concluderen dat dergelijke hersenschimmen niet als mensen kunnen worden behandeld als ze geen menselijk rationeel denken of spraak hebben.
Maar dit soort logica kan ons naar de glibberige helling van discussies leiden over hoe we met leden van onze eigen soort moeten omgaan.
"Als de samenleving een persoon begint te zien als een reeks vaardigheden, zal ze haar eigen leden met een kleinere reeks van deze vaardigheden gaan behandelen als tweederangs mensen", waarschuwt Evans.
Ispisua Belmonte is van mening dat veel van deze zorgen, vooral die welke worden weerspiegeld in de sensationele krantenkoppen, tot dusver ongegrond zijn.
“De media en toezichthouders denken dat we morgen belangrijke menselijke organen in varkens gaan kweken. Dit is speculatie in sciencefiction. We staan nog aan het begin van onze reis."
En, zoals het tijdschrift Nature schrijft, het debat over de ethiek van dergelijk onderzoek mag geen betrekking hebben op emoties.
Het concept van interspecies-chimerisme lijkt voor sommigen misschien walgelijk, maar het lijden van mensen met ongeneeslijke ziekten is niet minder verschrikkelijk. Je kunt morele en ethische problemen niet alleen oplossen op basis van instinctieve reacties.
Wat de uiteindelijke beslissing ook moge zijn, er moet rekening mee worden gehouden dat de mogelijke gevolgen niet beperkt zijn tot het wetenschappelijke veld.
"De manier waarop we in deze discussie over een persoon praten, kan onbedoeld de manier waarop we onszelf zien veranderen", schrijft Evans.
Het is tenslotte de vraag wat een persoon definieert die de kern vormt van Wells 'roman. Na zijn terugkeer van het eiland Dr. Moreau, trekt Pendrick zich terug in de Engelse provincie ver van de grote steden, waarbij hij de voorkeur geeft aan menselijke communicatie om de sterrenhemel te observeren.
Na getuige te zijn geweest van de gewelddadige schending van de natuurlijke interspecifieke barrière, kan hij niet langer naar mensen kijken zonder de dierlijke natuur in hen op te merken: “Het leek me dat zelfs ik zelf geen rationeel mens was, maar een arm ziek dier dat gekweld werd door een vreemde ziekte die hem alleen rond te dwalen als een verloren schaap."
