Een groep Nederlandse onderzoekers heeft in het lab embryo-achtige structuren gemaakt van stamcellen van muizen, zonder dat daar een ei- of zaadcel aan te pas kwam. Deze kunstmatige embryo’s bieden onderzoekers de mogelijkheid het prille begin van een zwangerschap te bestuderen. Het resultaat is gepubliceerd in Nature.

Twee kunstmatige embryo’s die gemaakt zijn van stamcellen. De groene cellen zijn de trophoblast (de buitense laag cellen, die de toekomstige placenta vormen), de rode cellen zijn de embryoblast (de binnenste cellen, die de toekomstige embryo vormen). Bron: Nicolas Rivron

De structuur van de kunstmatige muizenembryo’s is vergelijkbaar met die van een natuurlijk embryo enkele dagen na de bevruchting. De kunstmatige embryo’s zien er bijna hetzelfde uit en vertonen dezelfde soort activiteit in de genen. ‘Ze zijn onder de microscoop bijna niet van natuurlijke te onderscheiden’, zegt Nicolas Rivron, werkzaam bij het MERLN Instituut in Maastricht en het Hubrecht Instituut in Utrecht.

Galactische geesten
LEES OOK
Galactische geesten

Het prille begin

Er is nog veel onbekend over het begin van een zwangerschap. Juist in de eerste dagen gaat er vaak iets mis, waardoor de zwangerschap stopt. En als de zwangerschap wel doorzet, kunnen kleine foutjes die in deze periode ontstaan, resulteren in aandoeningen zoals hart- en vaatziekten. ‘Door jonge embryo’s in deze eerste fase te bestuderen, kunnen we misschien achterhalen hoe deze fouten ontstaan en hoe we ze kunnen voorkomen’, zegt Rivron.

Maar het bestuderen van embryo’s is lastig. Ze zitten meestal goed verborgen in de baarmoeder en zijn erg klein – ongeveer de dikte van een haar. Bovendien zijn er weinig embryo’s beschikbaar en moet je er voorzichtig mee omgaan. ‘Door kunstmatige embryo’s uit stamcellen te kweken, kunnen we grote hoeveelheden maken om ze te bestuderen’, zegt Rivron. Dat kan kostbare embryo’s en proefdierlevens schelen.

Blastocyste

Weergave van een kunstmatige embryo gemaakt van plastic bouwsteentjes (dit is geen Lego®) zoals die in een baarmoeder zou zweven. Wederom: de groene cellen zijn de trophoblast (de buitense laag cellen, die de toekomstige placenta vormen), de rode cellen zijn de embryoblast (de binnenste cellen, die de toekomstige embryo vormen). Bron: Nicolas Rivron

De embryo-achtige structuur die de onderzoekers maakten, is vergelijkbaar met een erg vroege fase van een embryo, genaamd blastocyste (ook wel bekend als blastula). Ongeveer vijf dagen nadat een eicel bevrucht is, ontwikkelt die zich tot een blastocyste. Dit is een hol bolletje dat slechts uit enkele tientallen cellen bestaat.

De buitenste laag cellen van de blastocyste (de trophoblast) zal zich gaan hechten aan het baarmoederslijmvlies en de placenta vormen. Het klompje binnenin bestaat uit een ander soort cellen (de embryoblast) en zal zich ontwikkelen tot de embryo.

De onderzoekers kweekten eerst, apart van elkaar, de trophoblast-cellen en de embryoblast-cellen uit stamcellen. Vervolgens brachten ze de twee celtypen in precies afgemeten hoeveelheden samen in microscopisch kleine holtes. Daarna creëerden ze de juiste combinatie van omgevingsfactoren waardoor de cellen zelfstandig een blastocyste-achtige structuur gingen vormen. Hierbij communiceren de twee celtypen met elkaar door signalen uit te wisselen.

Door deze communicatie te bestuderen, hopen de onderzoekers te begrijpen hoe er fouten kunnen ontstaan tijdens deze eerste, kwetsbare fase. ‘Met die informatie kunnen we er misschien voor zorgen dat kunstmatige bevruchtingen, zoals ivf, minder vaak mislukken’, zegt Rivron. ‘Of we kunnen het omgekeerde doen en betere anticonceptie ontwikkelen.’

Minder proefdieren

‘Het is een spannende tijd voor onderzoek naar embryonale ontwikkeling’, zegt Magdalena Zernicka-Goetz van de University of Cambridge. ‘De ontwikkelingen in verschillende labs zijn belangrijk stappen om de beginfase van leven beter te begrijpen. En hopelijk zijn er in de toekomst, dankzij kunstmatige embryo’s, minder proefdieren nodig voor dit onderzoek.’

Altijd op de hoogte blijven van de nieuwste wetenschappelijke inzichten? Denk dan eens na over een New Scientist-lidmaatschap! Bekijk hier de mogelijkheden

Zernicka-Goetz publiceerde vorig jaar met haar onderzoeksgroep een onderzoek waarbij ze ook muizenembryo-structuren maakten uit stamcellen. Maar deze structuren leken meer op embryo’s die al ingenesteld waren. Bovendien bevatten ze nog niet alle weefseltypen die nodig zijn om een embryo verder te laten groeien.

De kunstigmatige embryo’s van de onderzoeksgroep onder leiding van Rivron hebben dat wel. ‘Ze zijn completer en bootsen een eerdere fase van de embryogroei na’, zegt Rivron. ‘Bovendien zijn het de eerste kunstmatige embryo’s die zich kunnen nestelen in een baarmoeder en die in theorie uit zouden kunnen groeien tot een volledig organisme.’ Maar zover is het onderzoek nog niet. Nu leven de kunstmatige embryo’s na nesteling in de baarmoeder van een muis niet langer dan twee dagen.

Mis niet langer het laatste wetenschapsnieuws en meld je nu gratis aan voor de nieuwsbrief van New Scientist.

Lees verder: