Groot was de verbazing van moleculair bioloog Ellen Heber-Katz toen zij op een goede dag in 1996 een blik op haar muizen wierp. Een paar weken eerder had zij bij een deel van de diertjes een gat in het oor gemaakt; een veelgebruikte manier om proefdieren uit elkaar te kunnen houden. Maar dit keer had het niet gewerkt: de gaten waren spoorloos verdwenen. Heber-Katz’ onderzoek was hiermee mislukt. Maar deze opmerkelijke gebeurtenis riep wel een interessante vraag op: zouden deze muizen het geheim van regeneratie bij zoogdieren bij zich dragen?

Regeneratie is het verschijnsel dat beschadigde ledematen of organen, uit zichzelf, volledig herstellen. Het zijn vooral ‘lagere’ diersoorten die deze truc beheersen. Hak een van de armen van een zeester eraf, en deze groeit gewoon terug. Verdere proeven met Heber-Katz’ muizen lieten zien dat ook bij deze diertjes organen en zelfs geamputeerde pootjes teruggroeiden. Hoe handig zou het zijn al dit ook bij mensen kon! Dus gingen allerlei wetenschappers aan de slag met de zelfherstellende muizen, op zoek naar het mechanisme achter hun vermogen.

Het heeft even geduurd, maar na meer dan tien jaar onderzoek lijkt dat mechanisme nu toch opgehelderd, schrijven Heber-Katz en enkele collega’s deze week in PNAS. Ze zochten eerst naar verschillen in het DNA van de supermuizen en van doorsnee muizen; maar dat leverde weinig op. Via een ingewikkelde omweg kwamen ze uiteindelijk toch uit bij een enkel gen dat lijkt te zorgen dat weefsel opnieuw kan groeien: het gen p21.

Langer jong…
Het gevonden gen is zowel bij de zelfherstellende als bij normale muizen aanwezig. Vandaar dat het eerdere dna-onderzoek weinig opleverde. En ook andere zoogdieren, waaronder wij mensen hebben het. Maar: bij de zelfherstellende muizen blijkt het gen niet erg actief te zijn. Met als gevolg dat hun cellen ‘jong’ blijven. P21 zorgt er namelijk normaal voor dat cellen die ouder worden, stoppen met zichzelf delen. Bij de speciale muizen blijkt dit niet te gebeuren. Hun cellen kunnen daardoor naar hartenlust uitgroeien tot nieuwe organen of ledematen. Eigenlijk lijken hun cellen meer op alleskunnende stamcellen dan op normale, ‘volwassen’ cellen.

Als proef op de som kweekten de biologen muizen waarbij ze het gen p21 kunstmatig uitschakelden. En jawel: de diertjes bleken hierdoor zelfherstellende eigenschappen te krijgen. En ook bij dieren die van nature bekend staan om hun regeneratieve vermogen blijkt p21 vaak ‘uit’ te staan.

In theorie zou je dus ook bij mensen armen, benen of organen terug kunnen laten groeien door p21 uit te schakelen. Maar er schuilt een addertje onder het gras. Het heeft namelijk een reden dat dit gen het delend vermogen van cellen stopzet. Hoe ouder een cel wordt, hoe meer zijn dna beschadigd raakt. Als zulke cellen zichzelf, inclusief al hun fouten, kunnen blijven delen, lopen ze kans om kankercellen te worden. En dat is natuurlijk niet zo fijn.

..en sneller dood
Je zou dus ook verwachten dat Hebert-Katz’ labmuizen vaker kanker krijgen dan andere muizen.“We zien bij de muizen zonder p21 inderdaad meer beschadigingen in hun dna dan gemiddeld,’ verklaart ze in een persbericht. “Maar verrassend genoeg krijgen ze niet vaker kanker dan andere muizen.” Het lijkt erop dat kanker in de supermuizen wordt voorkomen doordat hun cellen niet alleen langer zichzelf kunnen delen, maar ook sneller doodgaan dan bij normale muizen. Hoe dit kan, weten de wetenschappers nog niet.

Als je menselijk weefsel wilt laten teruggroeien is het dus, om aan de veilige kant te blijven, niet genoeg om het gen uit te zetten. Je zou p21 eigenlijk slechts tijdelijk moeten kunnen uitschakelen. Op dit moment weten medische wetenschappers wel hoe ze genen kunnen uitzetten in embryo’s, maar in volwassen weefsel is het een heel ander verhaal. En een gen vervolgens weer aanzetten al helemaal. Verwacht dus niet dat protheses binnen een paar jaar overbodig zijn.

Nadine Böke

Ellen Heber-Katz e.a., Lack of p21 expression links cell cycle control and appendage regeneration in mice, in: PNAS, 15 maart 2010.