Sommige chemische stoffen en geneesmiddelen kunnen de embryonale ontwikkeling van de mens negatief beïnvloeden. Om zulke mogelijke effecten te achterhalen, ontwikkelt het RIVMRijksinstituut voor Volksgezondheid en Milieu een test met humane embryonale stamcellijnen. Deze moet niet alleen meer inzicht geven dan dierproeven, ook kan zij een hoop dierenleed voorkomen.

Een nieuw medicijn, cosmetisch artikel, bestrijdingsmiddel of ander chemisch product dat op de markt verschijnt, mag uiteraard niet gevaarlijk zijn voor de vruchtbaarheid van man en vrouw en evenmin voor hun ongeboren kind. Een berucht voorbeeld waarbij het fors fout liep, is het geneesmiddel softenon dat in de jaren vijftig van de vorige eeuw op de markt kwam. Thalidomide, de werkzame stof, werd als slaapmiddel verkocht maar bleek ook aangeboren afwijkingen te veroorzaken. Baby’s kregen geen of onderontwikkelde ledematen.

Moleculair niveau

Destijds waren dierproeven nog niet zo in zwang, maar inmiddels worden de veiligheid en schadelijkheid van nieuwe stoffen uitvoerig getest op proefdieren. Dergelijke onderzoeken hebben volgens Aldert Piersma nadelen. Hij is senior wetenschappelijk medewerker bij het centrum Gezondheidsbescherming van het RIVM en bijzonder hoogleraar reproductie- en ontwikkelingstoxicologie aan de Universiteit Utrecht. ‘Je hebt heel veel dieren nodig voor dit soort onderzoeken. Dat is ethisch niet verantwoord en daarom willen we het gebruik ervan terugdringen. Bovendien denken we dat proefdierstudies lang niet altijd voorspellend zijn voor wat er bij de mens gebeurt. We zijn geen ratten of muizen. Je zou graag weten wat die stoffen op moleculair niveau doen bij mensen.’ Er wordt dan ook naarstig gezocht naar alternatieve methoden om risico’s van stoffen in te schatten. Zo kijkt Piersma of humane embryonale stamcellen de proefdieren kunnen vervangen. Dergelijke cellen zijn elders tientallen jaren geleden uit embryo’s geïsoleerd om cellijnen van te maken. Deze cellijnen liggen nu als het ware op de plank, waarvan wetenschappers gebruik kunnen maken. Piersma legt uit dat embryonale stamcellen nog niet zijn gedifferentieerd. ‘Als je ze verder kweekt, ontstaan er hartspiercellen die spontaan samentrekken.
Maar je kunt ze ook met specifieke groeifactoren aansturen zodat ze zich ontwikkelen tot andere celtypen, zoals zenuw- of levercellen. Door tijdens dat embryonale ontwikkelingsproces de teststof toe te
voegen, kun je zien wat er met die cellen gebeurt.’

Complete genoom

Piersma bestudeert niet alleen het uiterlijk van de cellen die aan een teststof worden blootgesteld, hij wil de mogelijke veranderingen tevens op moleculair niveau in kaart brengen. Daarvoor gebruikt hij technieken als transcriptomics en micro-array. ‘We kijken naar het hele genoom, dus naar alle 30.000 genen in de cel. De vraag is of er genen zijn die minder actief of juist actiever worden na blootstelling aan de stof. Van de genen die in activiteit veranderen, willen we de functie achterhalen. Die kennis kunnen we koppelen aan effecten die we zien in verschillende fasen van de embryonale ontwikkeling.’
De betreffende onderzoekers van het RIVM testen nu op deze manier de schadelijkheid van verschillende stoffen om de stamceltest te optimaliseren. Piersma zegt dat een enkelvoudige test gericht op één celtype straks onvoldoende zal zijn om dierproeven te vervangen. Inzicht in de ontwikkeling van meerdere humane celtypen is noodzakelijk omdat ze elkaar tijdens hun differentiatie ook beïnvloeden. Verder zijn er teststoffen die helemaal niets doen op het niveau van celdifferentiatie, maar bijvoorbeeld hormonen blokkeren.

Sneller en goedkoper

Alleen een batterij van alternatieve testen, waarvan de stamceltesten een onderdeel uitmaken, kunnen straks volgens Piersma het aantal dierproeven reduceren. Welke testen dat precies zullen zijn, vergt nader onderzoek. ‘Ik verwacht dat er met zo’n testbatterij uiteindelijk bij 80 tot 95 procent van de stoffen geen dierproeven meer nodig zijn. Dat is niet alleen ethisch een mooie vooruitgang, ook zullen we dan sneller en met minder kosten de veiligheid van een stof kunnen vaststellen.'

Tekst: John Ekkelboom