De kronkelende, jekkende puppy's in het lab van Alexander Travis lijken geen medische wonderen. Maar deze harige wonderen zijn de eerste honden geboren met behulp van in-vitrofertilisatie, een proces dat meer dan 30 jaar duurde om te ontwikkelen voor honden.
gerelateerde inhoud
- Honden bootsen ook elkaars uitdrukkingen na
- Hoe je je hond voorbereidt om Best in Show te winnen
- Katten krijgen ook borstkanker, en we kunnen er veel van leren
- Zelfs peuters herkennen de superieure Cuteness van puppy's en kittens
In-vitrofertilisatie (IVF) is het proces van het bevruchten van een ei met sperma in een laboratorium. We doen het al sinds de jaren zeventig met succes bij mensen en een paar andere dieren, maar wetenschappers hadden moeite om erachter te komen hoe het voor honden werkt. De techniek zou kunnen helpen bedreigde hondensoorten in het wild te redden en kan, in combinatie met technieken voor genbewerking, zelfs helpen gezelschapsdieren gezonder te maken.
"Mensen werken hieraan sinds IVF werd uitgevonden", zegt Travis, een reproductieve bioloog aan de Cornell University. "Niemand heeft ooit vooruitgang geboekt met IVF bij de hond. Dit is het eerste succes."
Het probleem was gedeeltelijk omdat biologen experimenten deden op basis van onvolledige wetenschap, met name een paper gepubliceerd in 1978 in het tijdschrift Gamete Research dat suggereerde dat magnesium het sperma vertraagde.
Hondensperma lijkt op menselijk sperma, maar in tegenstelling tot de menselijke versie is hondensperma niet klaar om direct een ei te bevruchten. Dat komt omdat hondensperma een coating van cholesterol heeft die zijn hoofd bedekt, waar de DNA-informatie wordt bewaard. Wanneer sperma door de baarmoeder van een vrouwelijke hond reist, breken chemicaliën zoals magnesium die coating af. Als de coating intact blijft, kan het DNA van het sperma het ei niet bevruchten.
Datzelfde bad met chemicaliën vertelt het sperma om zijn staart te wiebelen, die werkt als een propeller, waardoor het zich in het ei nestelt zodat het dat DNA kan afzetten. Met magnesium kan het sperma sneller zwemmen en gemakkelijker het ei binnendringen.
Tijdens in-vitrofertilisatie bevindt het sperma zich in een reageerbuis en niet in een baarmoeder, dus moesten wetenschappers het chemische bad in het lichaam van de hond opnieuw maken. Maar geen enkele andere wetenschapper dacht magnesium op te nemen vanwege het papier uit 1978. Zonder dit kun je een hondensperma naast een ei leggen en er zal niets gebeuren.
"Waarom geen magnesium? Iedereen gebruikt dit medium zonder vragen te stellen, en het werd uitgevonden in de jaren zeventig", zegt onderzoek van de hoofdauteur Jennifer Nagashima, een reproductieve bioloog in het laboratorium van Travis en lid van het Joint Graduate Training Program tussen het Smithsonian Conservation Biology Institute en Cornell's Atkinson Center for a Sustainable Future.
"We gingen terug en keken ernaar", zegt Nagashima. "Het is absoluut een levensles - ik vraag nu alles."
Van de zeven puppy's zijn er twee van een beagle-moeder en een cocker-spaniëlvader, en vijf van een paar beagle-vaders en moeders. (Mike Caroll, Cornell University College of Veterinary Medicine) Eerdere onderzoekers waren ook afhankelijk van het menselijke IVF-proces om het hondenproces te ontwerpen, maar onze voortplantingssystemen hebben een aantal opmerkelijke verschillen waarmee geen rekening werd gehouden. Mensen ovuleren ongeveer een keer per maand - wat betekent dat de eierstokken een ei vrijgeven dat klaar is voor bevruchting. Maar honden ovuleren slechts een of twee keer per jaar, en hun eieren zijn niet onmiddellijk levensvatbaar.
Door te vertrouwen op de tijdlijn van een menselijk lichaam om met honden te werken, haalden wetenschappers de eieren te vroeg uit de vrouwelijke hond. In plaats daarvan ontdekte het team dat hondeneieren een tijdje in hun eileiders (eileiders bij mensen) moeten zitten voordat ze klaar zijn voor IVF.
Toen Nagashima en haar collega's de eieren vlak na de ovulatie verwijderden, werd geen van de eieren bevrucht. Maar toen ze vier dagen wachtten, 80 procent van de bevruchte eieren, meldt het team deze week in PLOS ONE .
Na het verwijderen van de eieren uit de baarmoeder van de hond, plaatsten de wetenschappers ze in een kweek met het sperma en wachtten ongeveer 48 uur totdat het mengsel nieuwe cellen creëerde, wat betekent dat het op weg was een foetus van de hond te worden. Deze cellen werden vervolgens uit de petrischaal verwijderd, ingevroren en later geïmplanteerd in een draagmoeder.
Van de 19 bevruchte embryo's werden op 10 juli zeven kleine puppy's van de beagle-mix geboren - na tientallen jaren onderzoek.
"Je hoort die eerste kreten, en dat is een behoorlijk goed gevoel", zegt Travis. De volgende stap is om te leren hoe de hondeneieren te verwijderen zonder een grote operatie uit te voeren.
Door de IVF-technologie voor honden te verbeteren, zouden wetenschappers de populatie van bedreigde hondensoorten kunnen vergroten, zegt Margaret Root Kustritz, een reproductiespecialist voor kleine dieren aan de Universiteit van Minnesota. Bedreigde hondachtigen die niet bereid of niet in staat zijn zich voort te planten, kunnen als eiceldonor fungeren, waardoor hun waardevolle genen doorgaan naar de volgende generatie.
IVF kan ook worden gebruikt voor het verminderen van ziekten bij huishonden. Veel zuivere rassen lijden tegenwoordig aan genetische aandoeningen die kunnen worden verwijderd met behulp van IVF en moderne hulpmiddelen voor genbewerking. Dergelijk onderzoek kan zelfs ons begrip van menselijke ziekten bevorderen. Hoewel chimpansees genetisch dichter bij ons staan, delen we meer dan 350 ziektekenmerken met honden, twee keer zoveel als elke andere soort.
"Dat is een enorme positieve stap", zegt Root Kustritz. "Elke studie die ons helpt de normale voortplantingsbiologie beter te begrijpen, helpt ons na te denken over hoe we die kennis kunnen gebruiken om dieren en mensen te helpen."
Nucharin Songsasen (links) en Jennifer Nagashima van het Smithsonian Conservation Biology Institute nemen drie van de IVF-puppy's uit voor een wandeling. (Jefferey MacMillan)
