Pieter Vancamp is afgestudeerd als bioloog aan KU Leuven, en behaalde zijn doctoraat als onderzoeker bij de onderzoeksgroep Vergelijkende Endocrinologie aan diezelfde universiteit. Momenteel is hij postdoctoraal onderzoeker aan het natuurhistorisch museum in Parijs, waar hij onderzoek uitvoert naar de rol van schildklierhormonen in hersenontwikkeling.
De drijfveer van de wetenschap: het ontrafelen van de mysteries in de natuur
Al eeuwenlang probeert de mens met behulp van exacte wetenschap het ‘hoe’ en ‘waarom’ te doorgronden van allerlei natuurfenomenen die zich afspelen rondom hem. Eén van de meest intrigerende domeinen daarbinnen is de fysiologie, ofwel de studie naar de biochemische werking en functie van een organisme. Hoe onderhoudt ons lichaam bijvoorbeeld een constante kerntemperatuur van exact 36.8°C in zowel de Belgische vrieskou als in het zomerse Spanje?
Als onderzoeker ben ik gefascineerd door de neurobiologie. Het zenuwstelsel, en dan vooral de omvangrijke en complexe hersenen zoals we die bij hogere diersoorten terugvinden, zijn erg intrigerend. Die grijze massa is het resultaat van miljoenen jaren evolutie, en heeft ons toegelaten ons bestaan en onze eigen identiteit in vraag te stellen.
In ons onderzoeksveld bestuderen we de interactie tussen schildklierhormonen en de ontwikkeling van de hersenen. Schildklierhormonen zijn boodschappersmoleculen die ons eigen lichaam aanmaakt, en die het wel en wee van elke cel bepalen. Ze controleren onder meer de aanmaak van eiwitten, en zijn daarom essentieel voor de opbouw van de hersenen.
In ons labo zijn we geïnteresseerd in een unieke regio binnenin de hersenen waar zich ook bij volwassenen nog stamcellen bevinden. In principe kunnen die stamcellen levenslang nieuwe hersencellen aanmaken, en dus van pas komen om beschadigd hersenweefsel te herstellen. Dat kan vooral erg belangrijk zijn voor een steeds grotere groep mensen die kampt met neurodegeneratieve aandoeningen, gekenmerkt door een progressief verlies van hersenweefsel en bijgevolg ook bepaalde vaardigheden die door de hersenen worden gecoördineerd. Indien we te weten komen hoe schildklierhormonen de aanleg van die regio sturen, kunnen we manieren ontdekken om die stamcellen in geval van ziekte aan te zetten tot de vorming van nieuwe cellen.
Bovendien zijn er recente, alarmerende studies die verbanden aantonen tussen de blootstelling aan chemicaliën van industriële oorsprong en een verstoorde hormoonwerking, wat op zijn beurt de hersenontwikkeling en -functie in het gedrang brengt, met mogelijks verstrekkende gevolgen. Maar de onderliggende mechanismen op cellulair niveau blijven onduidelijk. Ook hier willen we de precieze cellulaire interacties achterhalen, en daardoor de mogelijke gevolgen beter inschatten, om uiteindelijk met een aangepast wetgevingsbeleid niet alleen onze gezondheid te vrijwaren, maar ook de impact op de leefwereld drastisch te doen dalen. Ondanks de ontzettend snelle vooruitgang van medische beeldvorming en allerlei vernuftige technieken, blijft het voorlopig erg moeilijk om gedetailleerd onderzoek naar de werking van onze hersenen te doen. Daarom grijpen we als wetenschappers vaak terug naar diermodellen.
De essentie van een proefdierexperiment: Een gemeenschappelijk bouwplan
Hoewel elke diersoort zich in de loop van de evolutie op unieke wijze heeft aangpast aan zijn omgeving, hebben ze allen eenzelfde biologische grondslag, geërfd van een gemeenschappelijke voorouder. Ze delen met andere woorden een gemeenschappelijk bouwplan, waardoor we de essentie van de lichaamsprocessen in de mens kunnen afleiden op basis van bevindingen in andere diersoorten.
Dat is niet verwonderlijk; elk dier deelt dezelfde noden zoals eten, bewegen, en voortplanten, basisfuncties die aangestuurd worden door de anatomische hersenen. Er zijn wel grenzen aan het extrapoleren van resultaten. Het proces van natuurlijke selectie heeft er in de loop van miljoenen jaren evolutie voor gezorgd dat iedere soort of species een zenuwstelsel heeft ontwikkeld met unieke, aangepaste structuren en functies.
Hoeveel proefdieren hebben we nodig?
Wijzelf voeren onze experimenten in het laboratorium uit op de hersenen van muizen, aangezien zij als zoogdieren zowel qua anatomie als fysiologie relatief sterk lijken op de mens. Enerzijds bestuderen we de interactie tussen schildklierhormonen en hersenontwikkeling in vivo, door middel van experimenten met levende proefdieren.
Het toekennen van een bepaald dieet dat de aanmaak van schildklierhormonen afremt, laat toe de gevolgen op de ontwikkeling van de stamcelzone te bestuderen. Dat kan met behulp van onschuldige testen, zoals een geurtest: na herhaaldelijke blootstelling aan eenzelfde geur treedt er normaalgezien gewenning op, en wordt er stelselmatig minder tijd geïnvesteerd in het verkennen van die geur. Die wordt namelijk opgeslagen in ons geheugen, een proces waarin de stamcelzone een cruciale speelt. Bij een nieuwe geur wordt er weer meer aandacht besteed en dus meer tijd doorgebracht aan verkenning. Wanneer het misloopt door een schildklierhormoontekort, kan men de gevolgen voor dat ‘korte-termijngeheugen’ simpelweg meten in functie van de geïnvesteerde tijd. Gedurende de hele tijd ondervindt de muis geen ongemak of pijn.
Om te die waarnemingen te verklaren moeten we ze ook anatomische bestuderen. Dat betekent dat we ook de hersenen op microscopisch niveau moeten bestuderen, bijvoorbeeld door het visualiseren van bepaalde celtypes. Zo kunnen we bepalen we waar en wanneer, en hoe het exact misloopt, en hoe veranderingen in de omgeving structurele en bijgevolg functionele problemen veroorzaken. Alleen op die manier, door de hersenen van de dieren te ontleden en veranderingen op celniveau in kaart te brengen, kunnen we onomstotelijk bewijs leveren waarom iets is zoals het is.
Helaas is dit niet mogelijk zonder eerst de muizen te euthanaseren en hun hersenen te dissecteren. Een belangrijke notie daarbij is dat we genoodzaakt zijn onze experimenten uit te voeren op meerdere dieren, omwille van de biologische variatie tussen individuele dieren. Concreet spreken we aan ons onderzoeksinstituut over enkele tientallen dieren per studie. We willen namelijk niets aan het toeval overlaten, en statistisch betrouwbare data genereren, waaruit klare conclusies kunnen getrokken worden. Zij vormen namelijk het fundament voor verdere studies, en dienen als instrument voor onder andere geneeskundige vooruitgang en wetgevingsbeleid.
Microscopisch beeld van in kweek gebrachte cellen, afkomstig van de stamcelzone binnen de hersenen van muizen. Het blauwe signaal toont alle celkernen, het groene signaal behoort toe aan cellen die zich tot zenuwcellen hebben omgevormd. Ze zijn te herkennen aan hun typische uitlopers. Er zijn ook enkele rode cellen te zien, dit zijn stamcellen die zich hebben omgevormd tot oligodendrocyten, een speciaal celtype met een ondersteunende functies in de hersenen. Door deze cellen te onderwerpen aan verschillende behandelingen, zoals het toevoegen van chemicaliën van industriële oorsprong, en daarna de groene en rode cellen te tellen, kunnen we ons een beeld vormen van wat er gebeurt in de hersenen.
Kleuren binnen de lijnen
Dat betekent overigens niet dat we zomaar doen wat we willen. Hedendaags wetenschappelijk onderzoek is namelijk gebonden aan een strikte Europese en nationale regelgeving met als doel proefdierwelzijn en comfort te maximaliseren, en pijn te minimaliseren, of te voorkomen wanneer mogelijk. Een dierenfaciliteit voldoet aan strenge normen die op regelmatige basis door experts worden gecontroleerd. Bovendien wordt de opzet van elke vooropgestelde studie geëvalueerd door een college van experts, actief in verschillende takken van de wetenschap. Het aantal dieren, de ernst van ongemak en/of pijn, de duur van een proef, en mogelijke alternatieven,… worden besproken en kritisch beoordeeld. Elke betrokkene dient opgeleid te zijn om de nodige handelingen op een correcte manier uit te voeren. Statistische procedures worden aangesproken om het absolute minimum aan proefdieren te bepalen, en nieuwe technieken die ongemak en/of pijn zo laag mogelijk kunnen houden vinden steevast hun weg binnen ons domein.
“Het gebrek aan duiding geeft buitenstaanders een opzettelijk verkeerd beeld mee en verhindert een open dialoog” – Pieter Vancamp
Dierenwelzijn is met andere woorden een pijler geworden in de stiel van de wetenschap, en verplichte materie binnen onze opleiding, een evolutie die we als wetenschappers alleen maar kunnen toejuichen. Dat betekent ook dat we proefdieronderzoek voortdurend kritisch evalueren, want ondanks gestage vooruitgang is er nog enorme ruimte voor verbetering. Constructief debat en een assertieve dialoog met alle betrokken partijen zijn daarbij de ultieme manier om dat doel te bereiken.
We kunnen daarom alleen maar met argusogen aanzien wanneer bepaalde video’s online gelekt worden, waarin het doden van proefdieren getoond wordt zonder enige context, achtergrond of verduidelijking. Sommige handelingen zien er namelijk ondoordacht of meedogenloos uit, maar zijn net de ethisch erkende manier om zo snel en zo goed als pijnloos een experiment uit te voeren. Het gebrek aan duiding geeft buitenstaanders een opzettelijk verkeerd beeld mee en verhindert een open dialoog.
Hoewel dit soort publiciteit misplaatst is, wordt duidelijk dat wetenschappers zelf ook uit hun comfortabele labococon moeten durven kruipen, en werk moeten maken van een publieke dialoog, en zelf ook veel transparanter zijn over waarom, en vooral ook hoe, aan wetenschap gedaan wordt. Het naar elkaar toewerken met behulp van transparante communicatie is een moeilijke evenwichtsoefening, maar is precies daarom zo belangrijk.
De in vitro mythe
Eén van onze doelen is het aantal proefdieren te verminderen door over te schakelen naar in vitro alternatieven, onderzoekstechnieken die toegepast kunnen worden buiten het lichaam van een organisme. In ons laboratorium ontleden we de stamcelzone van welgeteld 5 muizen, om wel 24 stamcelpopulaties op te kweken waarop we allerlei experimenten kunnen uittesten, bijvoorbeeld de effecten nagaan van schadelijke moleculen op de vorming van zenuwcellen en andere celtypes. We vermeerderen de testmogelijkheden dus met grosso modo factor 5, er zijn er immers veel uit te testen: verschillende duur van blootstelling, dosis, 1 vs. meerdere moleculen…
Maar hoewel lichaamsprocessen tot op zekere hoogte kunnen nagebootst worden in dit soort in vitro laboratoriumcondities, blijft het cruciaal om de uiteindelijke, complexe interacties van hormonen en de hersenen in kaart te brengen in het organisme zelf. Een heleboel lichaams- en andere omgevingsfactoren spelen een rol, en kunnen dus in de realiteit tot een andere uitkomst leiden. Het is dus onjuist te veronderstellen dat elke vraag binnen de wetenschap en geneeskunde ooit zal beantwoord kunnen worden zonder proefdieren; die in vitro mythe is, en blijft een mythe. We moeten wel streven naar een minimaal aantal proefdieren voor optimale resultaten te bekomen, waarbij we er alles aan doen om ongemak en pijn te minimaliseren, en zoveel mogelijk relevante data te verzamelen, via een multidisciplinaire aanpak.
Het ene beestje is het andere niet
Een andere trend is het inschakelen van alternatieve proefdieren, zoals zebravissen, fruitvliegjes, en octopussen. We hebben geleerd uit jarenlang onderzoek (paradoxaal genoeg dankzij proefdieren) dat de hersenanatomie en -fysiologie op vele vlakken vergelijkbaar is overheen een groot deel van het dierenrijk, en niet enkel binnen de groep van de gewervelde dieren. Zo vertonen fruitvliegjes gelijkaardig gedrag wanneer ze worden geprikkeld door voor de mens nefaste stoffen, zoals alcohol en drugs. De publieke opinie inzit minder over deze dieren, aangezien hun aaibaarheidsgraad lager ligt dan die van zoogdieren, en de overtuiging heerst dat de concepten ‘lijden’ en ‘pijn’ minder, of zelfs niet, van toepassing zijn omwille van het simpel zenuwstelsel van deze soorten.
Wetenschappers zijn het er echter nog steeds niet over eens of sommige van deze ongewervelde dieren al dan niet echte pijn voelen. Speciale structuren voor detectie van pijn, zoals we die bij gewervelde dieren terugvinden, blijken te ontbreken. Het zou dus kunnen dat een ongepaste prikkel geen pijn veroorzaakt zoals wij die ervaren, maar dat deze dieren er gewoonweg proberen aan te ontkomen wanneer die een dreiging of gevaar vormt. Een welgekend debat in deze context is de vraag of een kreeft pijn ervaart wanneer die in kokend water wordt gebracht ter voorbereiding van het traditionele kerstdiner. Neemt de kreeft de extreem hoge temperatuur waar als pijn, of is zijn fysieke reactie gerelateerd aan zich weren tegen een ongunstige omgevingstemperatuur? Ondanks deze vraagstellingen, en mede omwille van de snelle gebruikstoename in wetenschappelijke experimenten, heeft men sommige van deze minder traditionele proefdieren tegenwoordig ook opgenomen in de proefdierwetgeving.
Daarbovenop kan men niet zomaar elke hypothese uittesten op eender welk dier; het ene beestje is het andere niet. De stamcelzone die wij bestuderen is bijvoorbeeld ook aanwezig in de hersenen van de zebravis, maar blijkt daar veel actiever te zijn, en is wel in staat om weefsel spontaan te herstellen in geval van zenuwschade. Dat geeft ons enerzijds de mogelijkheid om uit te zoeken waarom zebravissen die eigenschap wel bezitten en zoogdieren niet. Anderzijds blijft daarmee het probleem bij zoogdieren, wat ons aanspoort om te onderzoeken waarom, alsook te zoeken naar strategieën om regeneratie ook in deze soorten te induceren. Het is de combinatie van verschillende proefdieren en in vitro technieken die uiteindelijk zal leiden tot het vinden van een oplossing.
Het ‘God’ argument
Als laatste wil ik nog kort ingaan op een welgekend argument van proefdieractivisten: ‘Als wetenschapper spelen we God’. We ontnemen een dier de ‘vrijheid’ om te kiezen tussen leven en dood, wat regelrecht ingaat tegen de basisrechten van ieder levend wezen. Hoewel er waarheid schuilt in dat argument, is het belangrijk de bredere context te benadrukken.
Vooreerst schuilt er enige hypocrisie in de uitspraak: Hoopt u in het ziekenhuis ook op een Godsmirakel in een levensbedreigende situatie? Of waarvan komt het stuk vlees dat u regelmatig bij de slager koopt? Bovendien kan u nog steeds voor een appel en een ei muizenvallen en -vergif in de plaatselijke supermarkt kopen, wat leidt tot een dood van uw ongewenste huisgenoten die veel erger is dan die in het laboratorium, met het kasticket als de enige te verwerken administratie.
Maar het belangrijkste argument is dat de wetenschappelijke resultaten die voortkomen uit o.a. dierproeven het fundament zijn voor de vooruitgang van ons menselijke denken, en een van de meest betrouwbare manieren kan, of zal zijn om de natuur en het hele ecosysteem te redden van de uitstervingsgolf waarmee we momenteel geconfronteerd worden. Door op een ethische en doordachte manier met proefdieren om te gaan, en experimenten te plaatsen in een breed maatschappelijk kader gevoed door een open dialoog, is en blijft dit een waardevolle en doelmatige manier om telkens weer dichter te komen bij het begrijpen van de pracht van de natuur en leefwereld om ons heen.
–
Tekst: Pieter Vancamp
Bewerkt door: Liesbeth Aerts