Onderzoekers hebben synthetische embryo’s, gemaakt uit muizenstamcellen in een laboratorium, zover gekregen dat ze een rudimentair brein en een kloppend hart vormen.
De embryo-achtige structuren, uit een broedmachine in plaats van een baarmoeder, zouden kunnen leiden tot betere behandelingen tegen onvruchtbaarheid en andere medische aandoeningen.
De structuren komen, beter dan eerdere pogingen, in de buurt van een natuurgetrouw embryo, zegt co-auteur, hoogleraar zoogdierontwikkeling en stamcelbiologie Magdalena Zernicka-Goetz van de Universiteit van Cambridge in het Verenigd Koninkrijk. Haar team ontwikkelt ook synthetische mensenembryo’s, maar deze zijn minder ver ontwikkeld.
‘De mooiste dingen ontdek je door er niet specifiek naar te zoeken’
Medisch bioloog Yvette van Kooyk wil het immuunsysteem leren kankercellen aan te vallen door hun suikerjas-vermomming weg te knippen.
Deze techniek zou de wetenschap verder kunnen helpen bij het creëren van weefsel en organen voor transplantaties. Ook zou deze aanpak op een dag tot een behandeling voor onvruchtbaarheid leiden voor mensen die geen sperma of eicellen aanmaken.
Placentaproblemen
Onderzoekers kunnen mensenembryo’s normaal gesproken maar een week lang bestuderen in een petrischaaltje, omdat de embryo’s zich daarna in de placenta moeten nestelen, waar ze zuurstof en voeding krijgen. Bovendien hebben veel landen wetgeving die stelt dat mensenembryo’s niet ouder dan veertien dagen mogen zijn, omdat ze daarna als onafhankelijke levensvorm worden beschouwd.
In 2017 maakte Zernicka-Goetz met haar team al bekend dat ze erin waren geslaagd embryo-achtige structuren te maken die zich een paar dagen lang verder ontwikkelden. Dit deden ze door een aantal stamcellen van een muizenembryo samen met trofoblastcellen te laten groeien (trofoblastcellen vormen normaliter later in het proces de placenta).
Hoe het leven begint
Deze methode kreeg wereldwijd aandacht omdat je er ‘op bestelling’ synthetische embryo’s mee kunt maken. Bovendien kun je de embryo’s genetisch zo aanpassen, dat je ze kunt gebruiken om dit mysterieuze stadium van de menselijke ontwikkeling beter te leren begrijpen. ‘De grote vraag die we aankaarten is hoe we onze levens beginnen’, zegt Zernicka-Goetz.
Op dit moment kunnen mensen ongewenste embryo’s bij ivf-klinieken doneren voor onderzoek. Dat is echter maar een klein aantal donaties, waarbij vaak nog medische aandoeningen worden gevonden.
Eerder deze maand maakten onderzoekers onder leiding van universitair docent moleculaire genetica Jacob Hanna van het Weizmann Institute of Science in Israël al bekend dat ze synthetische muizenembryo’s hadden gemaakt die leken op echte embryo’s zoals die er ongeveer 8,5 dagen na bevruchting uitzien.
Speciale broedmachine
Dat deden ze door embryonale stamcellen samen met twee andere soorten hulpcellen te laten groeien. Deze hulpcellen waren genetisch gemodificeerde embryonale stamcellen, die zowel placenta-vormende cellen als een derde soort weefsel vormden: de endoderm, die ook sturing geeft aan de ontwikkeling van een embryo.
Zernicka-Goetz en haar team hebben nu een vergelijkbare prestatie neergezet, hoewel ze de twee soorten hulpcellen uit andere embryo’s hebben gehaald. Deze synthetische embryo’s leken ook op echte embryo’s van 8,5 dagen oud. Op dit moment overleven de synthetische embryo’s na dit stadium niet, maar daar proberen de teams oplossingen voor te bedenken.
Het deel van het embryo dat het brein vormt, is complexer dan bij alle voorgaande methoden. In dit geval bevat het namelijk ook zich ontwikkelende voorhersenen, zegt Zernicka-Goetz. ‘Dit is het allereerste modelsysteem dat ook echt alle onderdelen van een nieuw brein kan ontwikkelen.’
Toekomstige toepassingen
Hanna zegt echter dat zijn synthetische embryo’s ongeveer net zo geavanceerd zijn als die van Zernicka-Goetz, en dat ze ook moleculen bevatten die wijzen op de ontwikkeling van voorhersenweefsel. Het maken van synthetische embryo’s op basis van enkel genetisch gemodificeerde embryonale stamcellen, zoals zijn team dat deed, is volgens Hanna ‘een grote verrassing en is een betere en gesimplificeerde methode’.
Als wetenschappers synthetische embryo’s kunnen maken van menselijke cellen, zouden we die in de toekomst kunnen gebruiken als bron van cellen en weefsels. Dat zou handig zijn voor transplantaties of het repareren van falende organen zoals de lever of het hart. Ze zouden ook ingezet kunnen worden om medicijnen te testen, om te zien of ze veilig zijn om te nemen gedurende zwangerschap, zegt Zernicka-Goetz.
Lluís Montoliu, vicedirecteur van het National Biotechnology Centre in het Spaanse Madrid, zegt dat het creëren van synthetische embryo’s net zo belangrijk is als de creatie van Dolly het schaap, het eerste zoogdier dat gemaakt werd uit een gekloonde volwassen lichaamscel. ‘We staan ongetwijfeld voor een nieuwe technologische revolutie – nog steeds heel inefficiënt maar met enorme potentie’, liet hij in een verklaring weten.
