Stier met een menselijk gen: Technieken

Koeien

Om koeien het menselijke eiwit lactoferrine in hun melk te laten produceren moet het menselijke gen voor dit eiwit aan het DNA van een koe worden toegevoegd. Hiervoor wordt het gen uit het DNA van een menselijke cel geknipt en in de celkern van een bevruchte koeieneicel gespoten.

Klik hier voor een schematische uitleg van de techniek.

Microinjectie van een gen in een eicel. Links wordt de eicel vastgezogen met een pipet. Rechts is de dunne naald te zien waarmee het gen in de kern wordt gespoten.

Het inspuiten van een gen in een eicel lukt niet altijd. Daarom zijn een twintigtal embryos teruggeplaatst in draagmoederkoeien. Bij de kalfjes die vervolgens geboren zijn onderzoekt men of het menselijke gen inderdaad aanwezig is. In de praktijk bleek in één geval het gen in een kalfje terecht te zijn gekomen. Het kalf was een stier, genaamd Herman.

Stier Herman

Een deel van de vrouwelijke nakomelingen van Herman bleek inderdaad menselijk lactoferrine in de melk te hebben, maar de hoeveelheden zijn te klein om commercieel interessant te zijn.

Stier Herman met vijf van zijn dochters.

Menselijke eiwitten in koeien

De vrouwelijke nakomelingen van stier Herman zouden het eiwit lactoferrine in hun melk gaan produceren. Dit experiment is niet helemaal geslaagd, omdat de productie van lactoferrine in de koeien niet groot genoeg was. Maar in principe moet het wel degelijk mogelijk zijn om koeien in melk nieuwe stoffen aan te laten maken.

Kaasfabrikanten zouden hun productiekosten flink kunnen verlagen als er meer eiwitten in de melk zouden zitten. In Nieuw Zeeland lopen gekloneerde koeien rond die ongeveer dertien procent meer eiwit in hun melk maken dan normaal. Ze hebben extra genen voor de aanmaak van het eiwit caseïne. Hierdoor kunnen de fabrikanten met minder melk meer kaas en yoghurt maken.

De genetisch veranderde melk mag nog niet voor de productie van kaas worden gebruikt, maar tot nu toe is nog geen risico voor de consument aangetoond. De koe maakt namelijk geen nieuwe eiwitten aan, maar meer eiwitten dan normaal. Toch blijven de onderzoekers voorzichtig, want het feit blijft dat de veranderingen aan de genen van de koe een effect hebben op de stofwisseling van het dier, en de gevolgen daarvan moeten goed onderzocht worden.

Konijnen

Met dezelfde techniek waarmee Herman is gemaakt zijn ook genetisch veranderde konijnen ontwikkeld. De vrouwtjeskonijnen produceren daardoor in hun moedermelk het eiwit alfa-glucosidase, een geneesmiddel waarmee de ernstige ziekte van Pompegoed behandeld kan worden. Het succes van het middel blijkt een nadeel. Om alle patiënten te behandelen zouden duizenden genetisch veranderde konijnen nodig zijn. Dit zou neerkomen op een vorm van bio-industrie die maatschappelijk niet meer acceptabel wordt gevonden. Daarom richt het onderzoek zich nu op het maken van alfa-glucosidase met behulp van celkweken van hamstercellen. Dat maakt het genetisch veranderen van konijnen overbodig, al is de alfa-glucosidasedie met behulp van genetisch veranderde dieren is gemaakt van iets betere kwaliteit.

Virus bouwt genen in

Bij het genetisch veranderen van organismen worden nieuwe genen toegevoegd aan het genoom van dat organisme. Denk bijvoorbeeld aan de extra genen die aan maïs zijn toegevoegd om ervoor te zorgen dat ze hun eigen bestrijdingsmiddelen kunnen maken (zie ook gewapende maïs). De techniek waarmee dat gebeurt maakt gebruik van virusdeeltjes die de gewenste genen bevatten en zo de maïscellen besmetten met de gewenste eigenschap.

Bij zoogdieren wordt een andere techniek gebruikt. De gewenste genen worden door middel van micro-injectie rechtstreeks in de celkern gespoten van de bevruchte eicel. De reden hiervoor is dat er geen geschikte virusdeeltjes beschikbaar waren om zoogdiercellen mee te besmetten. Het grote nadeel van de techniek van micro-injectie is dat het maar zelden lukt. Zo waren er honderden pogingen nodig voordat de transgene stier Herman tot stand kwam.

Een speciale groep retrovirussen, de lentivirussen, lijkt dat probleem op te kunnen lossen. Recente experimenten, waarbij met behulp van lentivirussen genen in runder- en varkensembryos werden ingebracht, laten zien dat de eiwitten die door de toegevoegde genen worden gecodeerd, in de cellen van de dieren inderdaad worden aangemaakt. Ook blijken de nieuwe eigenschappen op het nageslacht overdraagbaar te zijn. Bij ratten en muizen gaat het succespercentage van inbrengen van nieuwe genen met lentivirussen in een embryo al naar de honderd procent toe. De toepassing van lentivirussen maakt de productie van transgene zoogdieren commercieel een stuk interessanter.