Nieuwe nier nodig? Ze groeit in een varken

Een varken rent in volle vaart op me af, de kop naar beneden, luid knorrend. Ik sta achter een stevig hek in een varkensstal van de University of California-Davis, maar zet toch maar een stap achteruit. Naast me leunt geneticus Pablo Ross tegen het hek. Hij gaat het dier vandaag voor de zoveelste keer verdoven om embryo's in de baarmoeder te implanteren voor wetenschappelijk onderzoek. Zou het varken het op hem hebben gemunt? "Nee, alle varkens brullen weleens."

De embryo's die Ross bij het varken en enkele van zijn soortgenoten inbrengt, zouden in een sciencefictionboek niet misstaan: ze zijn gedeeltelijk menselijk. Tussen de klompjes varkenscellen zitten kleine hoeveelheden stamcellen die in theorie kunnen uitgroeien tot menselijke organen. En dat is precies wat de geneticus wil: varkens kweken met daarin nieren om te transplanteren naar patiënten die de organen nodig hebben.

Zoals mijn moeder, Lizette (56). Zij leeft al haar halve leven met een getransplanteerde nier. Het gaat nu goed met haar, maar ze kreeg haar huidige nier in 2006, en een getransplanteerd orgaan functioneert 15 tot 25 jaar. Ooit zal ze een nieuwe nodig hebben.

Nieren zijn verreweg de meest gewilde organen. Ondertussen slinkt het aanbod van geschikte donororganen, omdat er de afgelopen jaren minder verkeersongelukken plaatsvinden. Mede daarom leggen onderzoekers zich toe op het kweken van nieren. Hoe ver staan ze al? Kan mijn moeder nog profiteren van de varkensorganenbank?

Ik heb me altijd zorgen gemaakt om haar ziekte. Toen ze 32 was (en ik 11) kreeg ze klachten: ze was al moe toen ze thuis de trap opliep. Steeds vaker kroop ze overdag in bed of stond ze overgevend voor het toilet. Als ik die geluiden hoorde, voelde ik me machteloos. Vaak ontkende ze dat ze ziek was, om mij niet ongeruster te maken. Maar al snel bleek dat haar nieren waren uitgeput door de suikerziekte die ze al van kinds af aan had. De organen stopten langzaam met het filteren van afvalstoffen uit haar bloed. Ze leek voorbestemd haar leven lang drie keer per week haar bloed te spoelen met een dialyse-apparaat.

Totdat artsen een paar maanden later een nier en een alvleesklier van een verkeersslachtoffer naar haar lichaam transplanteerden. Haar diabetes verdween op bijna magische wijze, door de alvleesklier die de suikerspiegel begon te regelen. De nier maakte het grootste verschil: mijn moeder was niet langer moe en bedlegerig, ze kon zelfs weer tennissen.

Ruim tien jaar geleden keerden de klachten terug. Haar lichaam had de getransplanteerde nier heel langzaam afgestoten, iets wat uiteindelijk met de meeste getransplanteerde organen gebeurt. Een tweede transplantatie was nodig. Mijn vader stond een nier af.

Een nier kweken in een laboratorium werd lange tijd voor onmogelijk gehouden. Op de hersenen na zijn het de meest complexe organen uit ons lichaam. De boomvormige structuren erin bestaan uit zestien soorten cellen die allemaal een rol spelen bij het filteren van afvalstoffen uit ons bloed.

Regendruppel

Onderzoekster Melissa Little verrichtte vorig jaar een klein wonder aan de Universiteit van Queensland in Australië: ze slaagde erin in een kweekschaaltje een mini-nier te laten groeien, vergelijkbaar met een nier in een zeven weken oude foetus. De Australische krijgt nu bijna elke week mails van mensen die haar vragen een vervangende nier te kweken voor een ziek familielid. Ze weet, zegt ze via Skype: "Sommige mensen zijn echt wanhopig."

Met een list slaagde de Australische erin embryonale stamcellen een nier te laten vormen. Ze omringde deze cellen, die nog tot elk celtype kunnen uitgroeien, met groeistoffen en eiwitten die ook in een foetus ontstaan op de plek waar nieren groeien. Het werkte: de stamcellen gingen zich opeens als een beginnende nier gedragen. "Je zag ze als het ware met elkaar praten: als jij nu in een weefselcel verandert, word ik een bloedvatcel. Er ontstond bijna letterlijk voor mijn ogen een niertje."

Little heeft zichzelf tot doel gesteld uiteindelijk een transplanteerbare volwassen nier te kweken. Die is zeker 13 centimeter lang, 5 centimeter dik en weegt 500 gram. De niertjes in haar laboratorium zijn niet groter dan een regendruppel op de bodem van een kweekschaaltje. Little: "Je kunt in een laboratorium de bloedtoevoer en andere omstandigheden in een foetus niet nabootsen. We hebben een groeiprobleem."

Twee weken later kijk ik naar een tekening van een varken met een witte stip op zijn lichaam. De Japanse geneticus Hiroshi Nakauchi wijst van achter zijn bureau aan de Universiteit van Stanford in Californië met een pen naar de stip. "Daar, midden in het varken, zou een gekweekte nier de juiste grootte en vorm krijgen voor een transplantatie naar het lichaam van je moeder."

Nakauchi is de bedenker van de techniek om varkens met menselijke nieren te kweken, waarvoor eerder genoemde Pablo Ross het veldwerk verricht. Nakauchi leidt rond in zijn laboratorium, waar hij de basis legt voor zijn levende organenbank. Als zijn project slaagt, is de ziekte van mijn moeder voorbij, beweert hij. "Ze zou zelfs geen medicijnen tegen afstoting meer hoeven te slikken, want de nieren in de varkens kunnen we maken van haar eigen stamcellen."

Opeens superslim

In een filmpje laat hij zien dat zijn toekomstbeeld niet ver weg is. Een van zijn medewerkers zuigt met een pipet stamcellen op uit een kweekje van menselijke bloedcellen. "We kunnen inmiddels van ieder mens stamcellen kweken uit bloed, haar of urine."

De stamcellen worden met de pipet in een ander klompje cellen met een vreemde vorm gespoten. Het is een embryo van een varken. In de varkenscellen hebben Nakauchi's medewerkers alle genen voor niergroei uitgeschakeld. Geen enkele cel van het varkensembryo kan dus uitgroeien tot dat orgaan. "Er ontstaat daardoor als het ware een gat in het embryo."

De ingespoten menselijke stamcellen bevatten wél genen voor niergroei. "Deze cellen zullen de leegte in het varkensembryo opvullen", zegt de Japanner. "Als het goed is, vormen ze een menselijke nier in het varken, die we uiteindelijk kunnen oogsten." Op kleine schaal heeft hij al aangetoond dat zijn plan werkt: in 2010 kweekte hij zo een muis met een nier van een rat.

Nakauchi mag zijn Frankenstein-achtige experimenten niet in eigen land uitvoeren, waar een verbod van kracht is op het kruisen van mensen en dieren. En ook in Californië houdt het National Institute of Health hem scherp in de gaten. De toezichthouders vrezen dat de menselijke stamcellen in de varkensembryo's uiteindelijk terechtkomen in de hersenen van de dieren. Daar - in het varkensbrein - kunnen de stamcellen vervolgens in theorie uitgroeien tot menselijke hersencellen.

"Ze zijn bang dat er een varken met een menselijk brein zal ontstaan", zegt Nakauchi. Zelf deelt hij die vrees niet. "De menselijke cellen in de varkensfoetussen gingen bij mijn eerdere experimenten niet naar de hersenen, maar alleen naar de plek waar de nier ontstond. En als het al gebeurt, zullen het een of twee cellen zijn, daar wordt een varken niet opeens superslim van."

Op de varkenskwekerij in Californië is het varken dat eerder op me afrende, gekalmeerd. Het is op het moment niet zwanger, maar heeft al meerdere malen een gedeeltelijk menselijk embryo in de baarmoeder gedragen.

Vlekkeloos verloopt het experiment nog niet. De menselijke stamcellen die in de varkensembryo's worden gespoten, moeten zich gaan vermenigvuldigen als het embryo in de baarmoeder van het varken zit. "Het klompje cellen moet gaan groeien op de plek waar de nieren ontstaan in de varkensfoetus", stelt Ross. Dat gebeurt echter nog te weinig bij de eerste experimenten.

Het plan van Nakauchi kent dan ook zwakke plekken. Varkens en mensen staan veel verder van elkaar af in de evolutie dan de ratten en muizen die hij eerdere 'mixte'. Hun cellen zijn daardoor niet goed verenigbaar. "Maar dat is waarschijnlijk op te lossen", legt de geneticus uit. "We moeten de menselijke stamcellen genetisch zo manipuleren dat ze zich beter thuisvoelen in de varkens."

De vraag is verder hoe menselijk de in de varkens gekweekte nieren zullen worden. Melissa Little heeft zich verdiept in het project. Ze wijst erop dat de genen voor de vorming van bloedvaten niet worden uitgeschakeld in de foetussen. "De dieren krijgen dus menselijke nieren met varkensbloedvaten", laat ze weten. "Ik vraag me af of je die wel veilig kunt transplanteren."

Rauwe kipfilet

Terug thuis hoor ik dat mijn moeder voor het eerst weer insuline heeft gespoten omdat haar suikerspiegel te hoog was. Net als vroeger ben ik ongeruster dan zij. Als ze suikerziekte krijgt, kan die aandoening haar enige nog werkende nier weer langzaam uitputten.

Een paar dagen later bezoek ik het Leids Universitair Medisch Centrum (LUMC), de plek waar mijn moeder twee niertransplantaties heeft ondergaan. Onderzoekster Cathelijne van den Berg laat een wit langwerpig orgaan aan slangetjes zien waardoor kunstbloed stroomt. "Het is de nier van een rat, ontdaan van alle cellen." Ook de onderzoekers van het LUMC proberen de mini-nieren van Melissa Little te laten groeien.

Uit een andere hoek van het laboratorium pakt Van den Berg kweekbakjes waarin ze de mini-nieren heeft gekweekt volgens het recept van de Australische. Ze loopt met de druppelvormige stukjes weefsel naar het uitgeklede rattenorgaan. "We proberen ze nu op het nierskelet te laten groeien", zegt ze. "Hopelijk voelen de niercellen zich daarop meer thuis dan in een kweekbakje en groeien ze in de vorm van volwassen nierweefsel."

Van den Bergs collega Marten Engelse drukt even later een varkensnier in mijn handen. Het rozige stukje vlees is ongeveer even groot als mijn hand, ruikt naar alcohol en voelt aan als een rauwe kipfilet.

"We hopen uiteindelijk nierskeletten van varkens te bekleden, want die passen qua vorm en formaat perfect in het menselijk lichaam. Dan ontstaan er misschien varkensnieren zoals jij nu in je handen hebt, maar dan met menselijke cellen, en die zullen onbeperkt beschikbaar zijn."

De vraag is of mijn moeder dat nog zal meemaken. "Het kan tien jaar duren, misschien wel twintig jaar, en we weten niet zeker of het überhaupt gaat lukken", zegt hoofdonderzoeker Ton Rabelink, die het concept met het nierskelet heeft bedacht. Het is het verhaal van alle wetenschappelijke projecten met kweeknieren: de techniek is dichtbij, maar ook ver weg.

In Californië zullen voorlopig nog geen varkens met menselijke nieren ter wereld komen. Het National Institute of Health heeft besloten dat alle zwangerschappen van de varkens binnen 28 dagen moeten worden afgebroken. Het instituut wil eerst onderzoeken of de foetussen echt geen menselijke hersencellen ontwikkelen.

Mijn moeder spuit ondertussen weer dagelijks insuline om haar bloedsuiker te regelen. Over de consequenties voor haar nier wil ze niet nadenken. Schouderophalend: "Die kan nog best tien jaar mee, misschien wel twintig."