Easter Bush, Schotland, 5 juli 1996: een primeur. Voor het eerst werd een volwassen zoogdier gekloond. Het dier, een schaap, werd wereldberoemd. Ze heette Dolly. Sindsdien is het klonen erg ontwikkeld en is het, hoewel een relatief dure techniek, goed uit te voeren voor veel diersoorten. Op Wikipedia kun je een lijst vinden met alle diersoorten die succesvol gekloond zijn. Behalve het schaap zijn dat onder andere de koe, de geit en de resusaap.
Er zijn ook een paar groepen wetenschappers bezig met een nog ambitieuzer kloonproject. Deze wetenschappers onderzoeken of de kloontechnologie toe te passen is op diersoorten die al zijn uitgestorven. Diersoorten die door menselijk toedoen het loodje hebben gelegd kunnen met klonen wellicht opnieuw op aarde komen. De ogen van de onderzoekers richten zich onder andere op de wolharige mammoet en de Pyreneese steenbok. De uitdaging is groot, maar de wetenschap komt nu goed op gang. Hoe gaat klonen precies bij deze projecten in zijn werk? En waar zitten de knelpunten?
Net als Dolly, maar dan anders
Om te begrijpen hoe de wetenschappers klonen willen gebruiken om de uitgestorven diersoorten terug te brengen, moet je eerst kijken naar hoe Dolly gekloond werd.
Dolly had drie moeders. Haar eerste moeder doneerde een huidcel. Deze moest gaan werken als een bevruchte eicel. Daarvoor isoleerden de onderzoekers een eicel van een tweede donorschaap. Hieruit haalden ze de kern en het DNA weg. De onderzoekers smolten de huidcel samen met de lege eicel, een proces dat celkerntransplantatie wordt genoemd. In de meeste gevallen gebeurt met zo’n samengesmolten cel niets, maar in zeldzame gevallen begint de cel te delen. In Schotland was het gelukt om de cel aan te zetten tot delen met een elektrische schok.
Het klompje delende cellen (de ontwikkelende embryo) plaatsten ze in de baarmoeder van het derde schaap, de draagmoeder. Vijf maanden later beviel de draagmoeder van een levend lammetje. Dat lammetje had exact hetzelfde DNA als het volwassen schaap dat de huidcel had gegeven. Het lammetje was een perfecte kloon.
De-exinctiewetenschappers willen zo’n soort techniek toepassen op uitgestorven dieren. Maar omdat de diersoort al is uitgestorven, missen er een aantal belangrijke onderdelen. Ten eerste mist er een donorcel, dat wat in het geval van Dolly de huidcel was. Van de meeste uitgestorven diersoorten is er sowieso geen cel meer aanwezig. Daardoor mist van de uitgestorven diersoort het genoom. Het genoom is alle informatie die in het DNA zit en voor elk wezen anders is. En voor de meeste uitgestorven diersoorten is het meeste DNA al verdwenen. In het vorige artikel in deze reeks legde ik uit hoe wetenschappers het tóch misschien voor elkaar weten te krijgen om het DNA van sommige uitgestorven soorten samen te stellen en te maken. Als dat lukt, blijven er nog twee grote obstakels over. Omdat de diersoort is uitgestorven, missen we de cel die uit moeten groeien tot het nieuwe embryo. Bovendien is er geen dier aanwezig dat als draagmoeder kan dienen voor het groeiende embryootje. Hoe omzeilen wetenschappers deze obstakels?
De cel die uit moet groeien tot het nieuwe embryo
In 2006 maakte de kloneringswetenschap een grote stap voorwaarts. De Japanse onderzoeker en latere Nobelprijswinnaar prof. Shinya Yamanaka vond een nieuwe methode uit. Hiermee kon hij huidcellen veranderen in stamcellen. Stamcellen zijn cellen met een flexibele staat. Alle cellen beginnen als stamcel. Vervolgens gaan ze vermeerderen en specialiseren, dan slaan ze een weg in en worden ze bijvoorbeeld een huidcel of een hersencel. Eigenlijk kan de cel nadat hij zijn specifieke weg is ingeslagen niet eenvoudig meer terug. De cel stopt met delen en kan de specialisatie niet meer terugdraaien.
Tot Yamanaka. Hij vond uit hoe je het DNA van een cel zo kan manipuleren dat de cel terugdraait naar de stamcel-staat. Door het DNA op vier specifieke plekken te veranderen, maakte hij van de gespecialiseerde cel weer een stamcel. Eerst slaagde Yamanaka erin met een muizencel. Een jaar later lukte hem dat ook met de huidcel van een mens. Nu is het voor veel diersoorten mogelijk. (Als je meer details over deze techniek wilt weten, legt een New York Times-video het hier goed uit.)
Maar helaas is dat sindsdien nog niet gelukt voor alle diersoorten. Het DNA is immers bij elke diersoort anders. Geneticus prof. dr. George Church is leider van een project aan de Harvard University, dat onderzoekt hoe je mammoeten terug kunt brengen. “Momenteel lukt het nog niet om olifantencellen om te zetten in stamcellen,” zegt Church. Maar zodra dat lukt bij olifantencellen, kom je dichter in de buurt van het klonen van een mammoet.
Zoeken naar een draagmoeder
Daarna volgt er nog een grotere uitdaging voor de onderzoekers: er bestaat geen moedermammoet meer. Om deze horde te nemen onderzoekt het team van Church of ze een aanverwante diersoort kunnen gebruiken als draagmoeder. Bij de mammoet zou dat de Aziatische olifant zijn.
Eenzelfde soort experiment is al eens eerder gelukt. De Pyreneese steenbok stierf in 1999 uit. Maar in 2003 lukte het een Spaans onderzoeksteam om een cel van de steenbok, die nog was overgebleven, te laten uitgroeien tot een steenboklammetje in de buik van een boerderijgeit (lees hierover meer in het artikel: Wat is de-extinctie?). Dat betekent dat het bij de mammoet in principe ook kan lukken. Maar er zijn dan nog steeds een aantal problemen voor het terugbrengen van mammoeten. Zoals het bezwangeren zelf. Olifantenjongen zijn erg, erg zwaar. Om die reden heeft de baarmoeder van de olifant een dik maagdenvlies waaraan het embryo kan groeien. Die barricadeert helaas de ingang. Er zit een piepklein gaatje in, net groot genoeg voor een spermacel om te passeren, maar te groot voor de mammoetenstamcellen. Hoe de olifant dan toch bezwangerd kan worden is nog een onbeantwoorde vraag.
Desalniettemin is Church positief gestemd. De ontwikkeling van de kloontechniek raakte al eens eerder in een stroomversnelling. Eerst met Dolly en later met het stamcelwerk van Yamanaka. In een TEDx-talk over dit onderwerp laat hij weten hoe hij nadenkt over technologische ontwikkelingen: “De enige manier om de toekomst te voorspellen is om de toekomst te veranderen.”
In een serie van vijf artikelen onderzoekt Niels Tjoonk de wereld van de-extinctie. Hoe werken de technieken waarmee wordt geprobeerd uitgestorven soorten terug te brengen? Wie zijn de karrentrekkers van dit nieuwe onderzoeksgebied? Wat zijn de pionierende projecten? En waarom willen onderzoekers eigenlijk al die moeite doen?
