NIEUWSSELECTIE  
  KORT NIEUWS  
  RADIO & TELEVISIE  
  MEDIA  

Baby's & kalfjes

Kalveren komen na reageerbuisbevruchting zwaarder en soms misvormd ter wereld. Bij de mens zijn baby's juist lichter. 'De vorming van een embryo is een complex en wonderlijk gebeuren. Dat kun je niet zomaar naäpen in een bakje. '

Marcel aan de Brugh

ANNEKE VAN WAGTENDONK praat over Webster alsof ze het over een topsporter heeft. "Hij presteert prima, en levert superzaad. Webster heeft de potentie om een topstier te worden", zegt de ingenieur van Holland Genetics. Het bedrijf is onderdeel van CR Delta, een coöperatie van melkveehouders. Wereldwijd is 10 procent van al het melkvee terug te voeren op uitgangsmateriaal van Delta. Het gaat dan om zaad van topstieren of, sinds kort, om reageerbuisembryo's. Van Wagtendonk: "Om de concurrentie voor te blijven moeten we nieuwe technologieën toepassen. Sinds de jaren vijftig hebben we de kunstmatige inseminatie, halverwege de jaren tachtig is de reageerbuisbevruchting erbij gekomen."

Webster is de eerste uit een reageerbuisembryo opgegroeide fokstier van Holland Genetics. Hij is een Holstein-friesian. Zwartbont. Hoe zwaar Webster bij zijn geboorte was kan Van Wagtendonk zich niet herinneren. Waarschijnlijk zwaarder dan een kalf dat via natuurlijke bevruchting ter wereld komt. Want reageerbuiskalveren zijn bij hun geboorte gemiddeld enkele kilo's zwaarder dan normale kalveren. "Moderne voortplantingstechnieken hebben zo hun effecten. Hoe groter de ingreep, hoe meer afwijkingen", zegt Van Wagtendonk terwijl ze een rondleiding geeft over de R&D-afdeling waarvan zij hoofd is. De afdeling is gevestigd in een laag gebouw aan de rand van Harfsen, vlakbij Deventer. Vanuit deze vestiging gaat het diepgevroren zaad van de topstieren naar tochtige koeien in het land. En vanuit Harfsen worden sinds 1995 ook de reageerbuisembryo's verspreid, naar zo'n driehonderd gecontracteerde Nederlandse veehouders. Op de linoleumvloer zijn grote, blauwe spermacellen geschilderd. De sperm highway, noemen ze dat hier. We staan in de ruimte waar het sperma van de topstieren wordt verwerkt. De stieren staan in stallen achter het hoofdgebouw. Het enige dat hier op een rund lijkt is een kunstkoe. Die staat achter glas. Alleen de verzorgers mogen erbij. "Vanwege de hygiëne", zegt Van Wagtendonk. Elke topstier dekt dit met een donkerbruine koeienhuid overdekte stuk plastic twee keer per week. Eén ejaculaat van Webster levert Holland Genetics ongeveer 100.000 gulden op.

VOLLE UIERS

Vijf jaar geleden kwamen de effecten van reageerbuisbevruchting bij rundvee duidelijk aan het licht. Texaanse onderzoekers vergeleken duizenden kalveren met elkaar. Bijna vijfduizend dieren waren via kunstmatige inseminatie (KI) ter wereld gekomen. Ruim tweeduizend waren geboren na embryo transplantatie (ET). Daarbij krijgt een koe met goede eigenschappen - mooie volle uiers, stevige poten, een hoge melkgift - een hormoonbehandeling. Er rijpen extra veel eicellen. Via kunstmatige inseminatie worden de eicellen bevrucht. Op dag vijf worden de embryo's, een stuk of zeven acht, uitgespoeld. Ze gaan een dag de broedstoof in en daarna worden ze opgeslagen in vloeibare stikstof (- 196 øC). De zes of zeven dagen oude embryo's worden, weer ontdooid, in de baarmoeder van een draagkoe geplaatst. De Texanen onderzochten ook nog 270 koeien die via een kloontechniek waren gemaakt. "Dat is een nog grotere belediging voor de natuur dan KI of ET", zegt Van Wagtendonk. De KI-kalveren wogen bij geboorte gemiddeld 36,8 kilo, de ET-kalveren 39,9 kilo en de gekloonde kalveren 49,5 kilo. Koeien en schapen blijken zwaarder bij geboorte als ze via in vitro productie (IVP) zijn gemaakt, vergeleken met normaal verwekte dieren. Bij IVP bepaalt een veearts via een echo de positie van een aantal rijpende eicellen. Hij zuigt ze via een naald op. De eicellen worden vervolgens in de reageerbuis bevrucht. De embryo's groeien dan nog zes of zeven dagen in een kweekvloeistof. De laatste fase van deze techniek is te vergelijken met de reageerbuisbevruchting bij de mens. Maar baby's die via IVF ter wereld komen zijn juist lichter dan baby's die via een natuurlijke bevruchting worden geboren. Een onderzoek uit 1997 noemt een gemiddeld gewicht van 3016 gram voor IVF-baby's, terwijl dat van normale baby's op gemiddeld 3400 gram ligt. Het succespercentage van IVF is trouwens laag. Bij mensen schommelt dat rond de 25 procent (1 op de 4 embryo's 'slaat aan'), bij koeien en schapen is dat rond 45 procent. Vorige week trok Van Wagtendonk met haar geboortegewichtgegevens de aandacht op een internationaal symposium in Maastricht. Het ging daar over de gevolgen van moderne voortplantingstechnieken op de embryonale ontwikkeling van dier en mens. De KI-kalveren, Van Wagtendonk beoordeelde er bijna 5000, wogen bij geboorte gemiddeld 42,7 kilo. Voor de ruim 1000 ET-kalveren lag het gemiddelde geboortegewicht op 43,4 kilo. Voor de meer dan 1000 reageerbuiskalveren was dat 47,1. De dracht van de dieren duurde respectievelijk 281, 282 en 284 dagen. Het aantal keizersneden lag in de IVP-categorie een stuk hoger. Hetzelfde gold voor het aantal ernstig misvormde dieren. In de IVP-categorie lag het percentage op 3,7 procent, bij KI en ET was dat 0,8 en 1,5 procent. Van Wagtendonk: "We zien bijvoorbeeld veel dieren met een waterbuik. De nieren slaan dan om de een of andere reden enorm veel water op. Het dier sterft meestal vroegtijdig. Daarnaast zijn er veel kalveren die geboren worden met te korte poten en een afwijkend ruggemerg. En bij klonen komen afwijkingen nog veel vaker voor. Die techniek gebruiken we niet."

Waarom IVF-embryo's van koeien en schapen bij geboorte zwaarder zijn dan normale dieren, en bij de mens juist lichter is niet bekend. "Het manipuleren van embryo's heeft in de vroege fase van de ontwikkeling invloed op de interacties van de cellen en uiteindelijk op het aan- en uitschakelen van genen in die cellen. Bij de mens loopt dat waarschijnlijk net even anders dan bij koeien en schapen", zegt dr. Marleen Boerjan, van het Instituut voor Dierhouderij en Diergezondheid (ID-DLO) in Lelystad. Ook zij doet onderzoek aan het effect van voortplantingstechnieken op het embryo. Maar dan op cellulair en moleculair niveau. "Je moet ook bedenken dat het uitgangsmateriaal bij runderen van extreem goede kwaliteit is. Maar bij de mens heeft IVF te maken met vruchtbaarheidsproblemen. Sperma of eicellen zijn juist van mindere kwaliteit. Dat zou van invloed kunnen zijn." Boerjan haalt twee dia's tevoorschijn en legt ze op een lichtbak. "Kijk, koeienembryo's van slechts een paar dagen oud", zegt ze. Op allebei is een holle bol te zien, met onderin een verdikking, het eigenlijke embryo. "De rand van de bol bestaat uit cellen die vloeistof uit de omgeving naar binnen pompen om het embryo te voeden", legt Boerjan uit. In deze fase van de ontwikkeling bestaat een embryo uit enkele honderden cellen. Op de linker dia is een embryo te zien dat via een natuurlijke bevruchting is ontstaan. Tussen de cellen zit enige ruimte, waardoor ze wat bewegingsvrijheid hebben. Ze bevatten veel vetachtige druppeltjes. "En bekijk nou eens die rechter dia", zegt Boerjan. "Dat is een IVF- embryo." De cellen liggen dicht tegen elkaar aan. Vetachtige druppeltjes vallen er weinig te ontdekken. Boerjan: "De omgeving van het embryo heeft effect op zijn groei."

Hoe ingrijpend die invloeden zijn voor de gezondheid op latere leeftijd is niet duidelijk. De Britse epidemioloog dr.D. Barker van de University of Southampton zei vorige week in Maastricht dat hij er niet van op zou kijken als zich lange termijn effecten voordeden. Hij verzamelt al jarenlang gegevens van mensen die bij hun geboorte dun en kort waren en een laag geboortegewicht hadden. Deze mensen hebben een grote kans op het krijgen van hart- en vaatziekten, op hoge bloeddruk en op type II diabetes (ouderdomsdiabetes). Of dit ook opgaat voor IVF- baby's is nog niet duidelijk. Louise Brown, de eerste reageerbuisbaby, werd in 1978 geboren (het eerste IVP-kalf kwam in 1986 ter wereld). Bij veel van de baby's die Barker onderzocht was het lage geboortegewicht toe te schrijven aan ondervoeding van de moeder. "De menselijke foetus past zich aan die ondervoeding aan", aldus Barker. "De groei vertraagt. Organen die tijdens de ontwikkeling normaal gesproken een groeispurt doormaken, blijven nu achter. Aan het eind van de zwangerschap groeien bijvoorbeeld de nieren snel. Maar bij ondervoeding gebeurt dat niet. En de nieren halen die achterstand ook niet meer in."

Embryonale programmering, noemde Barker dat.

"Een hele belangrijke periode in de embryonale ontwikkeling is de gastrulatie, wanneer de eerste cellen gespecialiseerde functies krijgen", zegt Boerjan. "Het embryo is dan twee weken oud. Op dat moment beginnen de eerste organen zich te vormen. De Britse embryoloog Lewis Wolpert zei het al: niet de geboorte, het huwelijk, of de dood, is het belangrijkste moment in je leven, maar de gastrulatie."

Hoe belangrijk de invloed van de omgeving is, blijkt uit IVF- experimenten. "De kweekvloeistof stuurt de groei van het embryo", aldus Boerjan. "De vloeistof moet bij voorkeur lijken op het vocht in de baarmoeder. Maar die is erg complex en verandert tijdens de zwangerschap. De eerste experimenten waren hopeloos. Embryo's werden niet ouder dan een week. Daarna stopten ze met groeien en gingen ze dood."

"In het begin van de jaren tachtig, toen de experimenten met IVF- embryo's op gang kwamen, lukte er weinig. De embryo's groeiden niet verder dan het blastula-stadium", zegt Boerjan. "Maar er is veel gedaan aan de samenstelling van de eiwitten, de zouten en de verhouding van fosfaat en glucose."

Embryo's werden lang gekweekt op een bodempje van ondersteundende cellen. Die werden toegevoegd omdat ze groeifactoren uitscheiden. Onder invloed van die factoren groeit het embryo. Boerjan: "Maar de ondersteunende cellen scheidden een heleboel groeifactoren en hormonen uit die de ontwikkeling van het embryo in de verkeerde richting sturen." Inmiddels is er volgens Boerjan een kweekvloeistof die veel lijkt op het vocht in de eileider. Sof, heet die vloeistof. Dat staat voor synthetic oviductal fluid. De ondersteundende cellen ontbreken daarin. Van Wagtendonk deed de afgelopen jaren veel onderzoek naar het effect van sof op de ontwikkeling van IVP-embryo's. Ze blijken minder afwijkingen te hebben dan de 'normale' IVP-embryo's. Er treden minder abortussen op. "De sof-embryo's lijken wat meer op normale embryo's", aldus Van Wagtendonk. Toch wezen de eerste tests uit dat de kalveren bij geboorte ongeveer even zwaar zijn als de IVP-kalveren. Inmiddels is de sof-vloeistof verder aangepast. Ook het kalfsserum is eruit gehaald, want ook dat bevat ongewenste groeifactoren. De embryo's die worden gekweekt in deze vloeistof (sof-) lijken meer op ET- embryo's.

Een Schots onderzoek aan schapen wijst uit dat de ontwikkeling van hart, lever en nieren van schapenembryo's in sof- te vergelijken is met KI- embryo's. Toch bleef het overgewicht en het aantal afwijkingen hoog. Helemaal optimaal is de vloeistof dus nog niet. Van Wagtendonk: "Er lopen experimenten om het embryo tijdens de kweek in een aantal verschillende vloeistoffen te brengen. Dat bootst de veranderlijkheid in de baarmoeder beter na. Maar dat onderzoek staat pas in de kinderschoenen. Het is moeilijk om de natuur na te apen. Je moet de kweekperiode daarom zo kort mogelijk houden. Een embryo zit bij voorkeur in de koe of in de vloeibare stikstof."

KARKAS

Holland Genetics kweekt sinds een paar weken alle IVP-embryo's in sof- . De embryo's gaan naar gecontracteerde veehouders. Holland Genetics wil de dieren op de voet blijven volgen. "We willen hun gezondheid in kaart brengen. We weten dat hun vruchtbaarheid goed is. Hoe het staat met de melkkwaliteit, en de eigenschappen van het karkas, moet nog blijken." Ondanks het gedeeltelijk experimentele karakter is de IVP-in-sof- techniek opgenomen in het fokprogramma omdat het bedrijf daarmee sneller kan inspringen op veranderingen. "Met KI, een techniek die er vlak na de Tweede Wereldoorlog kwam, kon je de eigenschappen van een topstier sneller verspreiden dan via natuurlijke dekking", zegt Van Wagtendonk. "Als een veehouder belde dat hij een tochtige koe had die gedekt moest worden, hoefde je niet langer te leuren met je stier. Je stuurde gewoon een rietje met ingevroren zaad. Zo konden de genetische eigenschappen van topstieren zich snel over de hele wereld verspreiden."

Nog belangrijker was de komst van superovulatie, in de jaren tachtig. "Je kon nu ook de eigenschappen in de vrouwelijke lijn selecteren en sneller verspreiden. Een goeie koe laat je extra veel embryo's produceren en die zet je over in draagmoeders. Met IVP hebben we dit proces verder geoptimaliseerd. "Het werkt sneller. Bij superovulatie krijg je één keer in de vijf weken ongeveer vijf goeie embryo's. Met IVP verzamel je twee keer per week de eicellen, een stuk of zeven per keer. En elke eicel kun je in de reageerbuis bevruchten met zaad van een andere stier. Zo spreidt je het fokrisico." Dankzij de IVP-techniek kan Holland Genetics beter op de vraag inspelen. In Noord- en Zuid-Amerika willen de boeren koeien die veel melk geven. In Europa, en zeker in Nederland, is vooral het eiwitgehalte in de melk belangrijk. Webster is nu vijfenhalf. Een belangrijk moment voor een stier. Want op die leeftijd valt de beslissing: is het een echte topstier en mag hij nog een aantal jaren sperma leveren, of gaat hij naar de slacht. Voor Webster zijn de vooruitzichten gunstig. "Zijn dochters geven veel melk, hebben mooie uiers en superpoten", zegt Van Wagtendonk. "Dat is belangrijk want de dieren lopen hun leven lang op een betonnen vloer. De sterkte van de poten is een maat voor de levensduur."

De nakomelingen van Webster zijn via KI geboren. Of er aan hun nog iets is te merken van het feit dat hun vader een IVP-dier is, weet Van Wagtendonk niet. "Ik denk het niet. Ze zijn niet zwaarder dan KI-koeien. En zover we weten erft de embryonale programmering niet over. Tijdens de bevruchting wordt de programmering van het ouderlijk genoom uitgewist. Elk embryo begint genetisch gezien als een onbeschreven blad."