Delen:
10 rariteiten van reproductieve wetenschap
Klonen. IVF. Stamcellen. Eeuwen van het bestuderen van het ei, de cel en het embryo hebben geleid tot verbazingwekkende vooruitgang die de mensheid ten goede komt. Door de wetenschap van de voortplanting hebben mensen nobele doelen bereikt, zoals het overwinnen van onvruchtbaarheid, evenals alledaagse gemakken, zoals beter rundvlees.
Maar de vooruitgang van de wetenschap heeft een aantal bizarre wendingen en grillige resultaten laten zien. Het heeft ook verontrustende ethische vragen opgeworpen. Hieronder staan 10 van deze eigenaardigheden van reproductieve wetenschap.
10 baby haar Lassos en salamanders
Wetenschapper Hans Spemann ontdekte dat zijn standaardgereedschap niet goed werkte op zijn proefpersonen, salamanderembryo's in een zeer vroege fase. Ze waren gewoon te glad. Terwijl hij zijn negen maanden oude dochter vasthield, had Spemann een idee. Hij snipte een lok uit het haar van zijn dochter en keerde terug naar het lab.
Met kleine lansen van babyhaar als gereedschap, voerde hij zijn experimenten uit. In een vroeg experiment splitste hij de embryo's. Tegen typische theorieën van die tijd was het resultaat onafhankelijke, volledig gevormde salamanders - kunstmatige tweelingen.
In een later experiment vernauwde hij een cel tot een haltervorm en duwde de kern in een deel van de cel. Toen de lus van het babyhaar werd losgemaakt, gleed de kern terug in het voormalige nucleusvrije deel van de cel. Toen verdeelde dat deel van de cel zich en vormde in wezen een kloon van de ontwikkelde kant van het embryo.
Resultaten varieerden afhankelijk van waar hij het ei doorsneed en hoe hij het vernauwde. Als de strop een deel van het ei doorsneed, vormde zich een identieke tweeling. Maar als hij een ander deel doorsneed, ontwikkelde slechts de helft van het embryo zich op de juiste manier. De andere helft werd slechts een klomp bloed en lef.
Als hij het ei slechts een beetje vernauwde, vormde zich een tweekoppige salamander. De twee hoofden vochten voor hetzelfde lichaam om voedsel en hij noemde ze "twee egoïsmen in de plaats van één." Spemann bewaarde deze monsterlijke salamanders in naam van het onderzoek.
9 Urine klonen
Dolly het schaap werd gemaakt door middel van nucleaire overdracht. Bij deze techniek werd de kern van de cel van een volwassen schaap in een eicel geplaatst en uiteindelijk overgebracht naar een te ontwikkelen schaap.
Nucleaire overdracht kan nuttig zijn bij het behoud van met uitsterven bedreigde zoogdieren. Het nemen van donorcellen heeft echter enig risico omdat het per ongeluk het dier kan verwonden. Onderzoekers van de Universiteit van Yamanashi suggereren een eenvoudige manier om een verscheidenheid aan donorcellen te verzamelen zonder het dier pijn te doen: Gebruik gewoon urine. Verschillende soorten cellen kunnen in de urine worden gevonden, zoals cellen van de blaas en de nieren, en deze cellen kunnen na verzameling in het laboratorium worden gekweekt.
Over het algemeen is urine niet goed voor de celoverleving. Om te beginnen zijn sommige ingrediënten giftig. Om deze reden werd gedacht dat zelfs als levende cellen uit de urine zouden kunnen worden genomen, de omgeving de celoverleving en kernintegriteit zou beïnvloeden.
Maar dit was geen probleem. Sommige van de urineklonen overleefden tot een vroege embryonale fase en werden overgebracht naar surrogaten om zich verder te ontwikkelen. Toen die urineklonen volgroeiden, hadden ze nog steeds nakomelingen wanneer ze met elkaar fokten. De tests van de onderzoekers op de vruchtbaarheid van de klonen suggereren dus sterk dat cellen uit urine nog steeds goed zijn voor klonen.
Er bestaat echter nog steeds een probleem. Er is slechts een beperkt vermogen om de cellen in urine van wilde dieren te verzamelen, vooral in schone omstandigheden.
8 IVF in de geschiedenis
Met in-vitrofertilisatie (IVF) hebben onvruchtbare paren de kans om de grenzen van hun lichaam te omzeilen en kinderen te krijgen. In deze procedure worden gameten in een kleine glazen schaal geplaatst waar ze samenvloeien om een zygote te maken. Nadat de zygote is geëvolueerd naar het stadium van een vroeg embryo, wordt deze terug in het lichaam van een vrouw geplaatst om zich te ontwikkelen. Tegenwoordig is IVF een routinematige (als dure) procedure en miljoenen baby's zijn ermee gemaakt.
Maar decennia geleden werd het als onethisch en onmogelijk beschouwd en de wetenschappers die verantwoordelijk waren voor de eerste IVF-baby werden zelfs beschuldigd van 'God spelen'. Zeker, het proces is sindsdien gestroomlijnd.
Oorspronkelijk was IVF veel veeleisender en geheim. Het geheim was nodig vanwege hoe controversieel het toen was. Vrouwen moesten twee tot drie weken in de kliniek doorbrengen als intramurale patiënten, die in draagbare gebouwen verbleven op het terrein van de kliniek. Ze moesten tijdens de behandeling al hun urine verzamelen, omdat dit de enige manier was waarop artsen de hormoonspiegels konden controleren. Patiënten moesten om de drie uur monsters geven, zelfs 's nachts.
Eens moesten de eieren worden verzameld door middel van een kijkoperatie waarbij kleine incisies in het lichaam werden gemaakt. Nu is er een nieuwere, veiligere techniek die alleen milde sedatie behoeft. Met deze nieuwe techniek kunnen eieren worden verzameld door ze met een naald onder echografie uit te zuigen. Het hele proces duurt ongeveer 30 minuten.
7 Klonen Afwijkingen
Dolly de schapen, beroemd als de eerste kloon van een volwassen zoogdier, is het enige succes in een lange keten van mislukkingen. Van de 277 klonen gemaakt door de wetenschappers die haar hebben gemaakt, heeft alleen Dolly het overleefd.
Mislukte zwangerschappen en sterfgevallen zijn een normaal onderdeel van de voortplanting. Doodgeborenen en geboorteafwijkingen kunnen gebeuren, ongeacht hoe een dier is gemaakt. Dat gezegd hebbende, klonen kent een lange geschiedenis van problemen.
Sommige abnormale foetussen ontwikkelen zich tot termijn, wat resulteert in afwijkingen bij de geboorte. Het meest prominente abnormale fenotype van sommige klonen is "groot nakomelingenyndroom." Kalveren of lammeren met groot nageslacht syndroom zijn 30-40 procent groter dan normaal, wat leidt tot moeilijke geboortes. Andere gezondheidsproblemen omvatten defecten in organen, zoals de hersenen, het hart en de lever.
Kalf- en lamsklonen met afwijkingen bij de geboorte kunnen in de eerste paar maanden van hun leven gezondheidsproblemen hebben.Na zes maanden zijn ze echter niet te onderscheiden qua uiterlijk en bloedmetingen van normaal gefokte dieren van dezelfde leeftijd.
Door de negatieve effecten van klonen op het dierenwelzijn verbood het Europees parlement het klonen van landbouwhuisdieren in 2015. In de VS blijft het klonen van vee echter in de honderden.
6 Wederopstanding van een biefstuk
Het probleem met het klonen van koeien om het beste vlees te maken, is dat het onmogelijk is om te zeggen of het vlees van uitzonderlijk hoge kwaliteit is zonder de koe te doden. Gelukkig is er een manier om dit te omzeilen: gewoon klonen van de steaks.
Slechts 3 op de 10.000 karkassen komen in aanmerking voor de beste vorm van rib eye steak, die veel vet bevat in zijn spiervezels voor smaak, maar weinig van de dunne laag rugvet die niemand wil. Toen een wetenschapper uit West Texas A & M University (WTAMU) twee van deze zeldzame ribogen voorbij zag gaan, riep hij Dean Hawkins, hoofd van de afdeling Dierwetenschappen aan dezelfde universiteit.
Er was maar een beetje vlees nodig om cellen te laten groeien, neem de
WTAMU heeft de klonen gefokt om de genen door te geven voor uitstekend rundvlees. De 13 kalveren van de klonen waren de eerste runder nakomelingen geproduceerd uit twee gekloonde karkassen. Zeven van die kloon nakomelingen werden geslacht. In de evaluatie die volgde, werden de karkassen aanzienlijk boven het industriegemiddelde ingedeeld.
5 ET en koeien
In de jaren zeventig begonnen Amerikaanse veeboeren de teugels van de natuurgrenzen tegen te houden met een techniek die embryotransfer (ET) wordt genoemd. Terwijl een koe normaal gesproken slechts één embryo tegelijk kan dragen, produceren koeien die door ET-therapie gaan meestal zes of zeven bruikbare embryo's. Sommigen kunnen zelfs tot 80 tot 90 embryo's tegelijkertijd maken.
Deze embryo's worden met behulp van dunne buisjes uitgenomen en vervolgens voor draagtijd in surrogaatkoeien gebracht. Met ET kunnen boeren tientallen kalveren per jaar produceren van genetisch superieure koeien zonder dat de koeien ooit zelf hoeven te bevallen.
Bij ET bestaat het risico van inteelt. Als boeren ervoor kiezen om alleen nakomelingen te fokken van een enkele koe, kan dat de genetische diversiteit van de kudde verminderen en het vatbaarder maken voor ziekten. Paradoxaal genoeg kan ET ook de genetische diversiteit helpen. Het USDA heeft een voorraad embryo's van verschillende veeteeltrassen in Fort Collins, Colorado.
4 kunstmatige twinning
In zekere zin zijn klonen heel natuurlijk. Wanneer een enkel bevruchte eicel in tweeën splitst om twee genetisch identieke individuen te creëren, is het resultaat eenvoudigweg een eeneiige tweeling. De eenvoudigste manier om een dier te klonen is het splitsen van een embryo in een vroeg stadium, waardoor een kunstmatige tweeling ontstaat. Het proces van kunstmatige twinning is uitgebreid uitgevoerd bij koeien en heeft duizenden kalveren geproduceerd.
Het eerste experiment met kunstmatige twinning werd uitgevoerd door Hans Driesch in 1885. Driesch schudde een container met een embryo van twee cellen van zeeëgel, dat de twee cellen scheidde. De twee cellen groeiden vervolgens uit tot normale, gezonde zee-egellarven. In 1902 deed Hans Spemann hetzelfde bij gewervelde dieren met een babyhaar om een salamanderembryo te splitsen.
In 2000 werd een rhesusaap genaamd Tetra de eerste primaat gekloond via kunstmatige twinning. Tetra werd gemaakt door een acht-cel embryo te splitsen in vier tweecellige stukjes.
Hoewel de methode anders was, leek Tetra veel op Dolly omdat het veel pogingen kostte om haar te maken. De onderzoekers maakten 368 embryo's door 107 embryo's in twee of vier stukken te splitsen. Niet alle embryo's hebben het overleefd. Van alle surrogaatmoeders had alleen het surrogaat van Tetra een normale zwangerschap.
3 Embryo-screening
Pre-implantatie genetische diagnose (PGD) is een type embryoscreening dat paren helpt bij het ondergaan van in-vitrofertilisatie (IVF) om mutaties die een handicap of ziekte bij hun kinderen zouden kunnen veroorzaken, te voorkomen. Over het algemeen omvat PGD het nemen van één of enkele cellen van een embryo gemaakt met IVF en het testen van zijn gensequenties en chromosomen. Gewoonlijk worden embryo's die deze tests niet doorstaan, weggegooid.
Vruchtbaarheidsklinieken in China zijn enorm en groeien. De grootste kliniek registreerde 41.000 IVF-procedures in 2016, wat ongeveer een kwart is van het jaarlijkse aantal voor de hele VS. Met een groei van PGD-procedures die wordt geschat op 60-70 procent per jaar, wordt verwacht dat deze in de komende jaren per inwoner zal inhalen.
Georganiseerde inspanningen om van genetische aandoeningen en handicaps af te komen, roepen ethische bezwaren op. Sommigen zijn bang dat de druk om zich te ontdoen van handicaps de levens van degenen die ze al hebben devalueert. De kosten van PGD doen ook vragen rijzen over genetische kenmerken waardoor de kloof tussen arm en rijk nog groter wordt. In China zijn de meeste gedachten echter gericht op de voordelen van de procedure.
Hoewel klinieken die een vergunning hebben om PGD te doen het alleen kunnen gebruiken om ernstige ziekten te voorkomen of onvruchtbaarheidsbehandelingen te helpen, vragen sommige mensen om meer. Volgens Sijia Lu, chief technology officer van Yikon Genomics, vragen sommige families om de mutatie die veel Aziaten niet in staat stelt om alcohol te verwerken, uit te wissen, wat de mogelijkheid om deel te nemen aan vaak op alcohol gebaseerde Chinese zakenlunches zou kunnen beïnvloeden. (Het bedrijf zegt nee.)
2 kunstmatige embryo's
Wetenschappers van de universiteit van Cambridge beweerden een kunstmatig muisembryo te hebben gemaakt met behulp van twee soorten stamcellen. Eén type was embryonale stamcellen, terwijl de andere een type was dat normaal de placenta vormt.
De wetenschappers plaatsten de mix van stamcellen op een driedimensionale steiger die het natuurlijke celondersteuningssysteem nabootste en hielp bij de ontwikkeling van de groeiende cellen. Vier en een halve dag later groeiden de cellen op een zodanige manier dat ze op een normaal muisembryo leken.
Magdalena Zernicka-Goetz, de hoofdauteur van de studie, vertelde Reuters dat het proces mensen in staat zal stellen om belangrijke gebeurtenissen in dit stadium van menselijke ontwikkeling te bestuderen zonder echt aan embryo's te hoeven werken.Ze voegde eraan toe dat als mensen weten hoe de ontwikkeling normaal verloopt, mensen kunnen begrijpen waarom het zo vaak fout gaat.
De propositie roept ethische vragen op. Momenteel kunnen wetenschappers alleen afgedankte menselijke embryo's gebruiken en kunnen ze deze slechts 14 dagen na de bevruchting in leven houden.
1 The Tale Of The Mouse Princess
In 2004 bereikten wetenschappers van de Tokyo University of Agriculture een sprookjesachtige onmogelijkheid: een muis gemaakt zonder vader.
Hoewel eicellen van zoogdieren kunstmatig kunnen worden gemaakt om te delen, sterft de resulterende foetus altijd in de baarmoeder. Wetenschappers hebben lang vermoed dat dit iets te maken had met imprinting, een proces waarbij sommige genen tijdens gametevorming worden in- of uitgeschakeld.
Wetenschappers hebben het probleem omzeild door een onvolgroeide eicel te fuseren, die nog niet door een imprinting was gehaald, met een volwassen eicel. Het onvolgroeide ei kwam van een muis die genetisch gemodificeerd was om bepaalde genen te missen waarvan gedacht werd dat ze de ontwikkeling van onbevruchte eieren naar foetussen zouden laten ontsporen.
Dit gelukkige einde kwam met zijn deel van de strijd. Van de 457 eifusies overleefden er slechts 371 tot een vroege embryonale fase van de cellen om in surrogaten te worden gebracht. Er werden slechts 10 muismuizen geboren, en er is er slechts één overgebleven tot op volwassen leeftijd. Dat ene succes werd Kaguya genoemd naar een Japanse sprookjesprinses die als baby in een bamboestomp werd gevonden.
Volgens wetenschappers is het voorbarig om deze methode op mensen toe te passen, omdat de techniek zeer arbeidsintensief is en een hoog percentage mislukkingen heeft. Het zou ook betrekking hebben op het genetisch modificeren van menselijke eieren, wat over het algemeen als ethisch onaanvaardbaar wordt beschouwd.