Wetenschappers zijn erin geslaagd uit twee typen stamcellen een structuur te laten groeien die lijkt op een muizenembryo.

Stamcellen zijn cellen die nog elke cel kunnen worden. Inmiddels zijn ze al ingezet voor het maken van onder andere haarcellen, bloedvaten, een netvlies, een hart, en een maag-darmstelsel. Maar een embryo ontbrak nog in het rijtje. Dat is biologen van de University of Cambridge nu gelukt. Ze publiceerden hun bevindingen in Science.

Clusters van stamcellen

Nadat een eicel is bevrucht door een zaadcel begint deze zich als een razende te delen. In de resulterende bal van cellen, de blastocyst, bevinden zich drie clusters van stamcellen. Elke cluster heeft zijn eigen functie. De embryonale stamcellen gaan het embryo vormen, de extra-embryonale trofoblast-stamcellen groeien uit tot de placenta en de endoderme stamcellen worden de dooierzak.

Eerdere pogingen van wetenschappers om een embryo te kweken uit stamcellen werden geen succes, omdat alleen de embryonale stamcelvariant was gebruikt. De Britse wetenschappers besloten naast embryonale ook de trofoblast-stamcellen in te zetten. Beide stamcellen vergaarden ze van genetisch gemodificeerde muizen.

Elkaars gids

Een driedimensionale ‘steiger’ van extracellulaire matrix (de eiwitrijke structuur tussen cellen in) werd gebruikt als een soort baarmoeder, waarin de stamcellen konden groeien. De onderzoekers constateerden dat de stamcellen met elkaar begonnen te ‘praten’. Dat wil zeggen: ze lieten elkaar weten waar ze zaten en waar ze heen moesten in de blastocyst.

Wetenschappers wisten al dat verschillende typen stamcellen op deze manier met elkaar communiceren, maar dit onderzoek suggereert dat de cellen echt elkaars gids zijn. Zonder deze interactie zou er geen correcte ontwikkeling van organen en weefsels mogelijk zijn.

Net als de real thing

Het onderzoeksteam vergeleek het kunstmatige muizenembryo met een echt muizenembryo. De ontwikkeling bleek hetzelfde patroon te volgen. De embryonale stamcellen en de trofoblast-stamcellen verhuisden elk naar een kant van de blastocyst. In elke cluster ontstond vervolgens een holte. Die twee holtes voegden uiteindelijk samen, om nog later uit te groeien tot de zogenaamde pro-amniotische zak, waarin het eigenlijke embryo gaat groeien.

Hoewel het kunstmatige embryo wel lijkt op de real thing, achten de onderzoekers het niet waarschijnlijk dat het tot een foetus uitgroeit. Daarvoor mist de embryo de endoderme stamcellen. Deze stamcellen vormen de dooierzak, die de benodigde voedingstoffen levert voor het groeiende embryo (tot de placenta het overneemt). Bovendien hebben de onderzoekers op het moment geen oppervlakte waarop een goede placenta kan groeien.

Embryo-ontwikkeling volgen

De onderzoekers denken dat het mogelijk is met menselijke stamcellen ook menselijke kunstmatige embryo’s te kunnen kweken. Dat hoopt ook hoogleraar ontwikkelingsbiologie Christine Mummery (LUMC). “Deze studie is een mooie stap vooruit in het maken van goede modellen om de embryo-ontwikkeling rondom de innesteling te volgen. Deze modellen zijn van belang om te begrijpen waarom het soms mis gaat bij prille zwangerschappen.”

Bronnen: Science, University of Cambridge via EurekAlert!

Beeld: Sarah Harrison, Gaelle Recher, Zernicka-Goetz Lab, University of Cambridge