Naakte molratten en de toekomst van de geneeskunde: een interview met dr. Chris Faulkes

Naakte molratten zijn ondergronds levende knaagdieren die van nature voorkomen in Oost-Afrika. Ze verouderen nauwelijks, krijgen vrijwel nooit kanker en kunnen langere tijd zonder zuurstof overleven. Het ontrafelen van de geheimen van hun biologie kan leiden tot nieuwe geneesmiddelen tegen kanker, hartaanvallen, de ziekte van Alzheimer en zelfs verslaving.

Hoogleraar Chris Faulkes van Queen Mary University of London, een van 's werelds toonaangevende experts op het gebied van deze opmerkelijke dieren, legde aan Altezza Travel uit hoe de bijzondere eigenschappen van deze Afrikaanse knaagdieren op een dag de geneeskunde en de menselijke gezondheid kunnen veranderen.

Ze worden zelden ziek en vertonen weinig tekenen van veroudering

Hoe lang bestudeert u al naakte molratten?

Ik werk met deze dieren sinds 1986. In 1987, toen ik bezig was met mijn promotieonderzoek, ging ik naar Kenia – daar deed ik mijn eerste veldwerk. Sindsdien ben ik vele malen in Afrika geweest.

Tegelijkertijd hebben we, eerst bij de Zoological Society of London en later bij Queen Mary in Londen, waar ik nu werk, al die jaren een fokpopulatie van naakte molratten in het laboratorium gehouden. Daardoor kon ik ze blijven bestuderen terwijl ik aan andere projecten werkte, vaak met andere Afrikaanse molratsoorten, samen met mijn vaste onderzoekspartner, hoogleraar Nigel Bennett van de University of Pretoria.

Waardoor raakte u in deze dieren geïnteresseerd?

In het begin fascineerde vooral de manier waarop hun samenleving is georganiseerd. Naakte molratten leven bijna zoals bijen of mieren: in een kolonie van maximaal 300 dieren is er één koningin en zijn er één tot drie mannetjes die met haar paren. Zij onderdrukt de voortplanting bij alle andere dieren, waardoor de meeste hun hele leven werken en de kolonie ondersteunen.

En hoe oud worden ze?

Ik weet niet zeker of die specifieke molrat vandaag nog leeft, maar de laatste keer dat ik mijn collega Rochelle Buffenstein**Rochelle Buffenstein is een Amerikaanse bioloog die bekendstaat om haar onderzoek naar veroudering bij levende organismen. sprak, had zij een naakte molrat van 37 jaar oud. Voor een dier ter grootte van een muis is dat uitzonderlijk. Muizen worden zelden ouder dan twee of drie jaar.

En het gaat niet alleen om hoe lang één enkel dier kan leven. Naakte molratten worden in het algemeen bijna nooit ziek en vertonen vrijwel geen tekenen van veroudering. Wetenschappers over de hele wereld onderzoeken het gedrag, de genetica, de voortplanting en de verouderingsprocessen van deze knaagdieren om te begrijpen hoe ze zo lang kunnen leven en daarbij opmerkelijk gezond blijven.

Met andere woorden: hun biologische leeftijd verschilt sterk van hun chronologische leeftijd?

Precies.

Een relatief nieuw concept binnen verouderingsonderzoek is de "epigenetische klok". Naarmate levende organismen ouder worden, verschijnen er kleine chemische markeringen op hun DNA. In de loop der tijd hopen die zich steeds verder op, verspreiden ze zich over het genoom en beïnvloeden ze hoe genen functioneren. Dit lijkt onderdeel te zijn van het natuurlijke verouderingsproces. Door deze markeringen te analyseren, kan men de leeftijd van een dier of mens schatten.

We bestuderen dit mechanisme nu bij naakte molratten. Is de ophoping van chemische markeringen slechts een bijproduct van veroudering, of draagt zij daadwerkelijk bij aan het proces? Als wetenschappers die vraag kunnen beantwoorden, krijgen we mogelijk inzicht in de vraag of veroudering kan worden vertraagd.

U bedoelt veroudering bij mensen?

Ja. In de toekomst kan kennis uit onderzoek naar naakte molratten helpen om de menselijke gezondheid te ondersteunen en de periode van actief, gezond leven te verlengen.

U zou zelfs kunnen zeggen dat het verlengen van de gezonde levensduur een veel wenselijker doel is dan simpelweg het verlengen van de totale levensduur.

Naakte molratten tonen weerstand tegen hartaanvallen, beroertes, kanker en dementie

Laten we hun bijzondere eigenschappen van dichterbij bekijken. Klopt het dat naakte molratten langer zonder zuurstof kunnen overleven dan welk ander zoogdier ook?

Zeezoogdieren kunnen duiken en hun adem tot 90 minuten inhouden. Zij hebben echter gespecialiseerde fysiologische aanpassingen waarmee ze zuurstof in hun weefsels kunnen opslaan, waardoor ze in die hele periode niet werkelijk van zuurstof verstoken zijn.

Een naakte molrat daarentegen kan 18 minuten overleven onder omstandigheden met een volledig gebrek aan zuurstof. Dat is werkelijk indrukwekkend.

Op een keer brachten we een dier onder narcose om een klein abces te verwijderen. Het duurde heel lang voordat het in slaap viel, en tijdens de operatie stopte het met ademen. De dierenarts zei: "We zijn hem kwijt." Ik antwoordde: "Maak u geen zorgen, hij wordt weer wakker." Ongeveer 10 minuten later kwam de molrat weer tot leven, stond op en rende weg alsof er niets was gebeurd. De dierenarts was verbijsterd – hij had nog nooit zoiets gezien.

Kunt u uitleggen hoe dit proces werkt?

Wanneer zuurstof schaars is, lijden het hart en de hersenen als eerste, zoals we weten van beroertes en hartaanvallen. Bij naakte molratten schakelen hersencellen echter over naar een andere "brandstofmodus": van glucose naar fructose. Daardoor kunnen ze zelfs onder extreme omstandigheden vitale functies in stand houden. Dit mechanisme is een aanpassing aan hun ongebruikelijke leefgebied. In het wild leven naakte molratten in diepe, smalle ondergrondse tunnels en kamers, waar soms meer dan 100 dieren samenkomen en het zuurstofgehalte extreem laag is.

Ons onderzoek heeft ook aangetoond dat naakte molratten volledig andere metabole patronen in het hart hebben. Hun hart bevat bovendien grote hoeveelheden glycogeen – een dierlijk zetmeel dat snel wordt afgebroken om energie te leveren. Bij de meeste zoogdieren wordt glycogeen opgeslagen in de lever, maar molratten hebben er juist een overvloed van in het hart. Dat is opmerkelijk.

Een menselijke foetus ontwikkelt zich tijdens de zwangerschap in vruchtwater, maar kan toch zuurstof ontvangen. Zijn er parallellen?

Een menselijke foetus heeft inderdaad glycogeenreserves in het hart, maar die verdwijnen direct na de geboorte, zodra de baby begint te ademen. Bij naakte molratten blijven deze reserves echter aanwezig. Wanneer zuurstof schaars wordt, kan hun lichaam dus overschakelen op een alternatieve stofwisselingsmodus en dit glycogeen gebruiken om energie te produceren. Dat is althans onze huidige hypothese.

We hopen dat inzicht in deze bijzondere mechanismen uiteindelijk helpt bij de ontwikkeling van nieuwe behandelingen voor hartziekten.

Het is ook bekend dat naakte molratten vrijwel nooit kanker krijgen. Hoe komt dat?

Er lijken meerdere redenen te zijn, veel daarvan verbonden met hun ondergrondse leven. Een van de best onderzochte voorbeelden is hun ongebruikelijke vorm van hyaluronzuur (hyaluronan). Deze stof komt ook voor bij andere zoogdieren, waaronder de mens: zij houdt water vast, houdt de huid gehydrateerd, beschermt gewrichten en helpt wonden genezen.

Bij naakte molratten identificeerden wetenschappers een mutatie in het gen dat codeert voor hyaluronan. Het lijkt erop dat deze gespecialiseerde versie van het molecuul oorspronkelijk is geëvolueerd als aanpassing aan hun ondergrondse leefwijze: vermoed wordt dat het hun huid uitzonderlijk elastisch maakt, waardoor ze zich door smalle, ruwe tunnels kunnen bewegen.

Later ontdekten onderzoekers dat de aangepaste structuur ervan ook tumorvorming voorkomt. En dat is niet hun enige verdedigingsmechanisme. Naakte molratten herstellen beschadigd DNA effectiever en stoppen de deling van gevaarlijke cellen sneller.

Kan deze kennis in de geneeskunde worden toegepast?

Ja. Toen onderzoekers de naakte-molratversie van dit gen in muizen inbrachten, begonnen de aangepaste dieren dezelfde vorm van hyaluronan te produceren. Daardoor leefden ze langer, bleven ze gezonder en vertoonden ze een verhoogde weerstand tegen kanker.

Deze ontdekkingen zullen ons zeker helpen om natuurlijke mechanismen van kankerresistentie beter te begrijpen en ze mogelijk in de toekomst toe te passen in de menselijke geneeskunde, zoals vroege studies met transgene muizen al suggereren. Al is het idee om genen van naakte molratten in mensen te introduceren natuurlijk controversieel.

Naakte molratten lijken ook geen ziekte van Alzheimer te ontwikkelen. Waarom niet?

Ondanks hun hoge leeftijd blijven hun hersenen gezond, ook al hopen ze dezelfde eiwitten op die normaal gesproken de ziekte van Alzheimer veroorzaken. Het gaat om bèta-amyloïde en tau, stoffen die bij mensen schadelijke afzettingen vormen. In de loop der tijd hopen deze afzettingen zich op, verstoren ze de werking van neuronen en vernietigen ze hersencellen.

Bij naakte molratten ontstaan met het ouder worden vergelijkbare afzettingen, maar die veroorzaken geen schade. De dieren lijken van nature resistent.

Naakte molratten vormen daardoor een natuurlijk model van weerstand tegen deze ziekte. Begrijpen hoe dit werkt, is van enorm belang voor de ontwikkeling van mogelijke behandelingen tegen Alzheimer bij mensen.

Daarbovenop lijken naakte molratten nauwelijks pijn te voelen. Kan onderzoek naar deze dieren helpen om effectievere pijnstillers te ontwikkelen?

Ze zijn opmerkelijk ongevoelig voor bepaalde soorten pijn, vooral pijn die wordt veroorzaakt door chemische irritatie of een zure omgeving. Denk bijvoorbeeld aan het brandende gevoel op slijmvliezen door chilipeper, of aan het effect van zure vloeistoffen op de huid of een open wond.

Ook dit is terug te voeren op genetische veranderingen die samenhangen met hun ondergrondse manier van leven. En inderdaad: deze bevindingen worden nu gebruikt voor de ontwikkeling van mogelijke niet-opioïde pijnstillers die geen verslaving veroorzaken. 

De ontdekking van nieuwe molratsoorten in Tanzania

Zoals ik het begrijp, heeft u ook geholpen bij het identificeren van verschillende eerder onbekende molratsoorten in Tanzania. Waarom zijn die ontdekkingen belangrijk?

Het ontdekken van nieuwe zoogdiersoorten heeft een brede betekenis, ook buiten Tanzania, omdat nieuwe zoogdieren niet vaak worden gevonden.

Dit verhaal gaat terug tot het begin van de jaren 1990 en heeft te maken met mijn collega, hoogleraar Nigel Bennett van de University of Pretoria. Hij en ik bezochten een conferentie in Tanzania, waar we onze Tanzaniaanse collega, hoogleraar Georgies Mgode, ontmoetten. Samen besloten we een project te starten om de molratten in Tanzania te bestuderen, omdat er destijds heel weinig over bekend was.

De monsters die Georgies op de berg Hanang en rond de stad Ujiji verzamelde, bleken genetisch te verschillen van alles wat we eerder hadden gezien. We vermoedden dat het om tot dan toe onbekende soorten kon gaan, dus moesten we terugkeren om aanvullende gegevens te verzamelen.

Uiteindelijk hebben we twee nieuwe soorten formeel beschreven en benoemd: Fukomys hanangensis, die op en rond de berg Hanang leeft, en Fukomys livingstoni uit Ujiji.

Ging u dus specifiek naar Tanzania om naar deze soorten te zoeken?

De laatste veldexpeditie die ik in 2019 met Georgies maakte, was bijzonder succesvol. We wisten dieren op de berg Hanang te inventariseren en te vangen op een hoogte van ongeveer 1.957 meter. Tijdens die reis ontdekten we ook verschillende nieuwe populaties, onder meer in het Nou Forest Reserve, niet ver van de berg Hanang.

Helaas overleed Georgies kort daarna na een kort ziekbed, en we hebben nooit de kans gekregen om echt vooruitgang te boeken in het onderzoek naar deze soorten.

Betekent dit dat er nu niemand actief zoekt naar onbekende molratten in Tanzania? Hebben de pas ontdekte soorten bescherming nodig?

We weten nog altijd heel weinig over de molratten uit Ujiji. Meer veldwerk is nodig.

De Hanang-molrat is daarentegen endemisch: dit is de enige plek op aarde waar hij voorkomt. Daardoor konden we beginnen met het voorbereiden van een aanvraag voor de status van "belangrijk biodiversiteitsgebied" voor de beschermde zones van Hanang en Nou Forest.

Deze status wordt toegekend door wetenschappelijke expertgroepen onder de koepel van internationale natuurbeschermingsorganisaties. Zodra een gebied in het register is opgenomen, krijgt het prioriteit voor bescherming en financiering. Dit helpt onder meer om de bossen van Hanang en Nou Forest veilig te stellen.

Meer weten over reizen in Tanzania?

Ons team denkt graag met u mee. We kennen de belangrijkste bestemmingen in Tanzania uit eigen ervaring. Onze reisspecialisten aan de voet van de Kilimanjaro delen praktische tips en helpen u uw reis zorgvuldig vorm te geven.

Meer interessante artikelen