Transgene dieren

overeenkomstige genen in model organismen zoals de
rondworm, de fruitvlieg, de zebravis en de muis. Transgenese
is daarbij een niet meer weg te denken krachtig
hulpmiddel. De muis is het meest geschikte model organisme
voor het bestuderen van de rol van genen in ziekten
bij de mens, omdat de meeste stofwisselingsroutes
en fysiologische processen van dit gemakkelijk te hanteren
laboratorium-zoogdier sterk overeenkomen met die
van de mens. Daarnaast zijn er een groot aantal genetisch
goed-gedefinieerde inteeltstammen van de muis
beschikbaar, waarvan alle nakomelingen genetisch identiek
zijn. Dit schept de unieke mogelijkheid om individuen
die slechts in een enkel gen van elkaar verschillen met
elkaar te vergelijken. Bovendien zijn er in de afgelopen 25
jaar steeds betere methoden ontwikkeld om het genoom
van de muis op de voor de onderzoeker gewenste wijze
te modificeren.
Daarom zal dit hoofdstuk zich voornamelijk richten op de
technische mogelijkheden van transgenese in de muis,
zonder de suggestie te willen wekken dat andere veelgebruikte
model organismen voor het biologische en biomedische
onderzoek niet relevant zijn. De vraag is niet wat
het beste diermodel is, maar met welk diermodel een
bepaalde biologische/ biomedische vraag het best beantwoord
kan worden. Daarbij spelen naast de beschikbaarheid
van genetische technieken, ook generatietijd, productie
van aantallen nakomelingen, mogelijkheden om het
fenotype te analyseren, huisvestingskosten, risico’s voor
(infectie)ziekten, regelgeving en ethische aspecten een
belangrijke rol.
De technologie van transgenese
Transgenese in hogere eukaryoten zoals zoogdieren is
het resultaat van een vruchtbare synthese van moleculaire
genetica en experimentele embryologie. Succesvolle
transgenese vereist enerzijds technieken voor het construeren
van het transgen (het vakgebied van de moleculaire
genetica) en anderzijds technieken voor het isoleren,
kweken en manipuleren van vroege stadia van embryo’s
(het vakgebied van de embryologie). Voor een juist begrip
van de verschillende methoden van transgenese die worden
toegepast, is enige basiskennis van de (vroege) ontwikkeling
van het muizenembryo en van de moleculaire
genetica onontbeerlijk.
Het muizenembryo
Zoogdieren zijn diploïd, dat wil zeggen dat de genetische
informatie in hun genoom tweevoudig aanwezig is in de
vorm van een aantal paren overeenkomstige DNA-moleculen,
de chromosomen. Van ieder chromosomenpaar is
één chromosoom afkomstig van de moeder en het andere
van de vader. Tijdens de vorming van de geslachtscellen
wordt de genetische informatie gehalveerd (reductiedeling)
zodat iedere eicel of zaadcel van ieder
chromosoompaar (20 bij de muis) er één chromosoom
meekrijgt. Daarom worden de geslachtscellen haploïd
genoemd. Tijdens de bevruchting, die plaatsvindt in de
eileider, dringt de kern van de zaadcel in de eicel binnen
(zie figuur 1). Vervolgens fuseren binnen 24 uur de mannelijke
en vrouwelijke haploïde kernen (voorkernen
genoemd) waardoor de diploïde eencellige zygote wordt
gevormd. Vierentwintig uur daarna deelt deze zygote zich
in twee gelijke cellen: blastomeren. Met intervallen van 12
uur delen deze blastomeren zich op overeenkomstige
wijze verder tot een 16-32 cellig stadium, de morula.
Voorafgaande aan iedere celdeling vindt een verdubbeling
van het DNA plaats, waarna beide dochtercellen
ieder een gelijke complete set van tweemaal 20 chromosomen
erft. Op dag drie na de bevruchting vormt zich een
holte (blastocoel) in het embryo, dat nu blastocyst wordt
genoemd. De blastocyst (zie ook figuur 5) bestaat uit een
buitenste cellaag, het trophectoderm en een klompje cellen,
de “inner cell mass” (ICM), die zich in de blastocoel
bevindt, aan één zijde vastgehecht aan de trophectoderm.
In dit ontwikkelingsstadium verlaat het pre-embryo
de eileider om op dag vier na de bevruchting uit de ‘zona
pellucida’, die tot dan het embryo als een beschermende
laag heeft omgeven, te treden en zich vast te hechten aan
de baarmoederwand. Vanaf dat moment kan het embryo,
dan postimplantatie-embryo genoemd, niet meer vrij worden
geïsoleerd en gemanipuleerd en is daarmee niet langer
bruikbaar voor transgenese. Een deel van de ICM
ontwikkelt zich tot het eigenlijke embryo, een ander deel
vormt de vruchtvliezen, terwijl het trophectoderm zich
ontwikkelt tot extra-embryonaal weefsel zoals dooierzak
en placenta.
De verschillende stadia van het pre-embryo kunnen op
eenvoudige wijze worden geïsoleerd uit zwangere vrouwtjesmuizen.
Bovendien kan bevruchting en ontwikkeling
tot het blastocyst stadium geheel in vitro plaatsvinden.
Stimulering van de eisprong (superovulatie) door behandeling
met follikel stimulerend en follikel rijpingshormoon,
resulteert bij de muis in 15-25 rijpe eicellen per
behandeld vrouwtje. Deze eicellen vertonen bovendien
de, voor de uitvoering van de techniek, gunstige eigenschap
dat ze allemaal in dezelfde fase van ontwikkeling
7