Om te voorkomen dat de noordelijke witte neushoorn uitsterft, proberen wetenschappers kunstmatige eicellen te maken van stamcellen. En dat doel is nu weer een stapje dichterbij gekomen.

Fatu en Najin zijn de laatste twee noordelijke witte neushoorns ter wereld. Omdat beide van het vrouwelijk geslacht zijn – het zijn zelfs moeder en dochter – kunnen ze zich niet meer op natuurlijke wijze voortplanten en lijkt uitsterving onvermijdelijk. Wetenschappers werken echter al een tijdje tegen de klok om ervoor te zorgen dat deze neushoornsoort niet voor altijd van onze planeet verdwijnt. Hoewel dat een bijzonder grote uitdaging is, laten ze nu weten vooruitgang te boeken. Want het is gelukt om zogenaamde geïnduceerde pluripotente stamcellen – daarover later meer – van de noordelijke witte neushoorn te genereren.

Hoe zat het ook al weer?
In het voorjaar van 2018 overleed de allerlaatste mannelijke noordelijke witte neushoorn. Hierdoor zijn er nu alleen nog twee vrouwtjes in leven; Najin en Fatu; de laatste twee noordelijke witte neushoorns die in Kenia in het wild rondlopen. Omdat beide zoals gezegd van het vrouwelijk geslacht zijn, lijkt de lijn van noordelijke witte neushoorns hier toch echt op te houden. Maar onderzoekers hebben een gewaagd plan opgesteld om de soort voor uitsterven te behoeden. Zo willen ze onder andere proberen de noordelijke witte neushoorn te redden door middel van IVF. Noch Najin, noch Fatu zijn wegens gezondheidsproblemen in staat om zwanger te worden. Hierdoor berust de toekomst van de noordelijke witte neushoorn uitsluitend op kunstmatige reproductietechnieken. Afgelopen jaren zijn er verschillende eicellen geoogst. Sperma van twee overleden mannetjes werden vervolgens in de eicellen geïnjecteerd. De eitjes van Fatu werden geïnjecteerd met Suni’s sperma, terwijl de eicellen van Najin werden bevrucht met sperma van Saut. Uiteindelijk zijn er met de eicellen van Fatu en het sperma van het overleden mannetje veertien embryo’s ontwikkeld. De eitjes van Najin hebben het helaas niet gehaald.

Dankzij kunstmatige reproductietechnieken (zie kader) liggen er nu 14 noordelijke witte neushoorn-embryo’s opgeslagen in ijskoude vloeibare stikstof. In de nabije toekomst zullen de embryo’s worden geïmplanteerd in draagmoeders van de zuidelijke witte neushoorn – een naaste verwante – met als doel een gezond kalf ter wereld te brengen.

We zijn er dan nog niet
Hoewel dit als een groot succes mag worden bestempeld, is het niet genoeg om de noordelijke witte neushoorn-populatie weer op te krikken. “Omdat we geen eicellen van Najin konden verzamelen, zijn alle veertien embryo’s van Fatu,” legt onderzoeker Thomas Hildebrandt uit. “Bovendien zijn zij aan elkaar verwant en hun genetische samenstelling grotendeels identiek.” En dus is er weinig diversiteit. “We hebben dringende behoefte aan een aanvullende strategie om eitjes en sperma te maken van aanzienlijk meer exemplaren,” aldus Hildebrandt.

Van huidcel naar eicel
Om het dus voor elkaar te krijgen dat het uitsterven van de noordelijke witte neushoorn niet alleen wordt uitgesteld, maar ook daadwerkelijk kan worden voorkomen, bestuderen wetenschappers nu of het mogelijk is om kunstmatige eicellen te maken van stamcellen. Dit is een vrij ingewikkeld proces, maar kort gezegd gaat het als volgt: men neemt wat huidweefsel weg bij de wensouder(s) en herprogrammeert de huidcellen die hierin zitten tot stamcellen die nog alle richtingen uit kunnen (de zogenaamde geïnduceerde pluripotente stamcellen – afgekort als iPSC). En die stamcellen stimuleer je – door verschillende stofjes toe te voegen – vervolgens om uit te groeien tot een ei- of zaadcel.

Het kan!
Hoewel dit misschien als sciencefiction klinkt, is al bewezen dat het kan. In 2016 slaagden Japanse onderzoekers erin eicellen uit de staart van een muis te maken, die vervolgens via IVF werden bevrucht. Een korte tijd daarna mochten ze een aantal gezonde muisjes verwelkomen.

Hetzelfde kunstje
Om hetzelfde kunstje voor de noordelijke witte neushoorn te klaren, namen de onderzoekers wat huidweefsel, dat ze probeerden om te zetten in geïnduceerde pluripotente stamcellen. De eerste poging mislukte helaas; de cellen stierven. De onderzoekers brachten daarom een gen in dat celdood voorkomt. En daarmee verkregen ze met succes geïnduceerde pluripotente stamcellen van de noordelijke witte neushoorn.

Stamcellen in een ongedifferentieerde staat. Op de bovenste rij zijn verschillende tekenen van pluripotentie groen gekleurd. In de onderste rij zijn de celkernen in blauw zichtbaar. Afbeelding: AG Diecke, MDC

Onze studie werpt nieuw licht op pluripotentie – het vermogen van stamcellen om te differentiëren in alle cellen van het lichaam,” zegt onderzoeker Vera Zywitza. “Het vertegenwoordigt daarom een ​​belangrijke mijlpaal op weg naar kunstmatig gegenereerde neushoorn-eicellen.”

Volgende fase
Toch kunnen de onderzoekers nog niet door naar de volgende fase; het daadwerkelijk ontwikkelen van eicellen van de geïnduceerde pluripotente stamcellen. “De iPSC-cellen die we hebben gekweekt, bevatten hardnekkig vreemd genetisch materiaal,” legt Zywitza uit. “We hebben het dan over de herprogrammeringsfactoren en het gen dat celdood voorkomt. Dit betekent dat we ze niet kunnen gebruiken om eicellen te maken, omdat het risico bestaat dat deze pathologisch worden gewijzigd.” Toch zijn de ontwikkelde cellen alsnog buitengewoon nuttig voor het bestuderen van neushoorn-stamcellen in het algemeen en het verkrijgen van een beter begrip van hun verschillende toestanden in het bijzonder. Zo kunnen nu de moleculaire mechanismen onderzocht worden die plaatsvinden in stamcellen. “We kunnen bijvoorbeeld bestuderen waarom de draagtijd van een neushoorn 16 maanden is en die van een muis slechts 21 dagen,” vertelt Zywitza. “Ook kunnen we onderzoeken hoe organen zich ontwikkelen bij verschillende soorten. Dit leert ons veel over evolutie.”

Er is dus nog een lange weg te gaan. Maar elke stap is er weer een dichter bij het uiteindelijke doel: het redden van de noordelijke witte neushoorn. “Het genereren van functionele eitjes van de noordelijke witte neushoorn zou de bekroning van ons onderzoek zijn,” zegt onderzoeker Sebastian Diecke. Vervolgens zou dit weer als model kunnen dienen voor andere bedreigde diersoorten. Als reproductie uit stamcellen namelijk werkt, kan de techniek worden gebruikt om veel meer bedreigde of zelfs al uitgestorven soorten nieuw leven in te blazen. “De noordelijke witte neushoorn zou dan nog maar het begin zijn,” aldus Dicke. “Al zou het natuurlijk beter zijn als we onze techniek nooit hoefden te gebruiken en we er meer aan zouden doen om soorten te behouden voordat het te laat is.”