Kan je drie genetische ouders hebben?

Deze bijdrage werd geschreven door VUB-prof Claudia Spits en verscheen eerder op Knack. Herbekijk ook onderaan het artikel haar college voor de Universiteit van Vlaanderen.
 
In deze gezinnen blijven de kinderen toch nog twee genetische ouders hebben. Er is in feite, op dit moment, maar één manier waarop een kind drie genetische ouders kan hebben.
Dit gaat niet om een of andere vorm van designer babies, maar om een medische interventie die heel uitzonderlijk is. Om te begrijpen hoe dat kan, en waarom we dat überhaupt zouden willen, een woordje uitleg over DNA en erfelijkheid.
 

Ons DNA is een soort van receptenboek. Om een mens te maken, hebben we 20.000 genen nodig, dat zijn de recepten. Ons DNA is op zijn beurt in 3 biljoen letters geschreven, en is ingepakt in 23 verschillende chromosomen. Het is dus een receptenboek met 23 volumes, dat in de kern van al onze cellen zit. Van die 23 chromosomen, hebben er telkens twee, dus eigenlijk 46 chromosomen in totaal. Daarvan hebben we de helft van onze moeder, en de helft van onze vader. Als we eicellen of zaadcellen maken, zit er telkens een pakketje van 23 chromosomen in, een van ieder. Deze komen dan samen in het embryo, om een kind met 2 maal 23 chromosomen, dus 46 in totaal.

Dat is ook de basis voor het erven van genetische aandoeningen. Denk bij voorbeeld aan mucoviscidose, waarvan het gen op chromosoom 7 zit. Je kan twee vormen van het gen hebben: mutant, met een afwijking in het DNA, en waardoor het gen niet goed werkt, of gewoon gezond. Omdat je twee chromosomen van elk hebt, kan je homozygoot of heterozygoot zijn. Bij homozygoot zijn beiden kopietjes van het gen identiek, dus ofwel twee keer mutant, of twee keer gezond. Bij heterozygoot zijn ze verschillend, dus een gezonde en een mutante vorm. Bij mucoviscidose, kan je bij voorbeeld een koppel hebben waarin beide ouders gezond zijn, maar heterozygoot, of dragers van de mutatie. Je moet homozygoot zijn om effectief mucoviscidose te hebben.

Er zijn een aantal scenario's te bedenken waarin drie of meer mensen nodig zijn voor het stichten van een gezin.

Als een koppel kinderen krijgt, kunnen ze ieder de mutante vorm doorgeven, en zullen ze en aangetast kind hebben, of twee keer de gezonde, dan is het een homozygoot gezond kind. Dan kan het ook dat ze een mutante en een gezonde vorm doorgeven, dan heb je een heterozygoot of drager, die niet de ziekte heeft, net als zijn ouders. Bij deze koppels, is er dus een 1 op 4 risico voor een kind met mucoviscidose.

Maar, behalve in de chromosomen, in de kern van je cellen, is er nog een andere plaats in de cel waar DNA zit, en dat zijn de mitochondriën. Mitochondriën zijn kleine organen in de cel, die zorgen voor de energieproductie. Er zitten er honderden en zelfs soms duizenden in iedere cel, en ze hebben een fascinerend verhaal.

Oercellen

Ongeveer één of twee biljoen jaar geleden, bestonden er verschillende soorten oercellen, die wat leken op bacteriën. Al deze cellen hadden toen al hun eigen DNA. Op een gegeven moment heeft één van deze cellen een andere cel opgegeten. Maar, in plaats die te verteren, zijn de twee een symbiose begonnen. De opgegeten cel bleef doorleven in de grotere cel, en hield er een soort van zelfstandig leven, terwijl hij en energie produceerde voor zijn gastheer. Deze opgegeten cellen leven nog steeds in alle levende vormen op aarde, en zijn geëvolueerd naar wat nu de mitochondriën zijn. Ze leven dus nog steeds in symbiose met ons, in al onze cellen, zorgen voor onze energie, en hebben nog steeds hun eigen DNA.

Het mitochondriaal DNA is wel piepklein vergeleken met ons kern-DNA. Onze chromosomen hebben 20.000 genen, terwijl het mitochondriaal DNA er maar 37 heeft. Behalve zijn grootte, zijn er nog twee fundamentele aspecten waarin het mitochondriaal DNA verschilt van ons kern-DNA.

Het eerste is dat de mitochondriën, en dus ook hun DNA, enkel worden overgedragen door de moeder. Dit komt omdat enkel de eicellen de mitochondriën bijdragen aan het embryo. Dit betekend dat alle mitochondriën die je nu hebt, afstammen van de mitochondriën die in de eicel zaten waaruit je bent gegroeid. En dat betekend ook dat ze identiek zijn aan die van je moeder, je oma, je grootmoeder... en dat vrouwen ietsje meer genetisch materiaal bijdragen aan de kinderen dan de mannen.

Mutaties in dat DNA kunnen ziektes veroorzaken met symptomen zoals doofheid, blindheid en diabetes, en komen ongeveer in 1 op 5000 geboortes voor.

Het tweede punt is dat het mitochondriaal DNA niet is zoals het DNA van de kern, waar je twee kopietjes hebt van ieder chromosoom. Mitochondriën dragen honderden kopietjes van hun DNA. En als er mutaties opduiken in het mitochondriaal DNA, dan kan je homoplasmisch of heteroplasmisch zijn. Dit betekend in feite dat, als al je mitochondriaal DNA hetzelfde is, ben je homoplasmisch. Maar als je een mutatie draagt, kan dat in van 1 tot 99% van je kopietjes mitochondriaal DNA zitten, en ben je heteroplasmisch.

Mutaties in dat DNA kunnen ziektes veroorzaken met symptomen zoals doofheid, blindheid en diabetes, en komen ongeveer in 1 op 5000 geboortes voor. Mitochondriale aandoeningen worden overgedragen door de moeder, en afhankelijk van hoe veel procent mutant DNA je krijgt, is de aandoening wel of niet aanwezig, en kan meer of minder erg zijn. Als je 20% mutant bent, zal je het waarschijnlijk niet merken, maar als je 80% mutant ben, dan ben je ziek.

Koppels waar de vrouw een mutatie in het mitochondriaal DNA draagt, hebben maar één mogelijkheid om zeker te zijn dat ze kinderen krijgen die niet ziek zijn. De hoeveelheid mutant DNA kan verschillen van eicel tot eicel, dus bestaat er de mogelijkheid om zwanger te worden, en een preimplantatie of prenatale test te laten doen om te kijken of het embryo of foetus een te hoge hoeveelheid mutant DNA draagt of niet. En voor een klein groepje vrouwen is dit zelfs niet mogelijk: dit zijn vrouwen die geen eicellen aanmaken met voldoende normaal mitochondriaal DNA om een gezond kind te geven. En voor deze vrouwen hebben wetenschappers een techniek bedacht om toch nog kinderen met een genetisch verband the kunnen krijgen, zonder het risico om een mitochondriale mutatie over te dragen.

Uitzonderlijke medische procedure

Wat we doen is eicellen nemen van een gezonde eicel donor, en daar de kern uit halen. Daarmee verwijder je dus de 23 chromosomen van de donor, maar behoud je de gezonde mitochondriën, met hun DNA. Dan nemen we de eicel van de patiënt, en nemen daar de kern van, en transplanteren die in die 'lege' eicel van de donor. Dan hebben we een eicel met de chromosomen van de patiënt, de mitochondriën met het gezond DNA van de donor, en deze kunnen we bevruchten met het sperma van de partner.

Zo komen we op een embryo met een set chromosomen van de moeder, een set van haar partner, en het gezonde mitochondriaal DNA van de eicel donor. En zo kunnen deze ouders toch een gezond kind krijgen. Dit is wel nog een hele uitzonderlijke medische procedure, waarmee er tot nu toe maar een tiental kinderen wereldwijd zijn geboren. Maar, op de vraag: kan een kind drie genetische ouders krijgen, is het antwoord: ja, dat kan.