Onlangs zijn wetenschappers erin geslaagd menselijke huidcellen te herprogrammeren tot een compleet embryomodel.
Het ontstaan van nieuw leven is een wonderlijk, complex verhaal. Zeker over de vroegste ontwikkelingen van een embryo weten wetenschappers nog altijd vrij weinig. Het onderzoek wordt voornamelijk bemoeilijkt door een schaarste aan onderzoekmateriaal (menselijke embryo’s).
Het is dus geen wonder dat wetenschappers opzoek zijn naar een alternatief. Zo lukte het in 2018 al om een embryomodel op basis van stamcellen uit muizen te kweken. In een recente, baanbrekende studie creëerden onderzoekers voor het eerst een embryomodel uit menselijke stamcellen. Het klompje cellen, dat lijkt op een blastocyst (structuur dat zo’n vijf dagen na bevruchting van een eicel ontstaat), biedt belangrijke mogelijkheden voor de ontwikkelingsbiologie.
Lees ook:
Menselijke blastoid
Bijzonder genoeg boekten twee onafhankelijke onderzoeksteams vrijwel gelijktijdig hetzelfde resultaat: het ontwikkelen van een menselijk embryomodel – blastoid genoemd. Beide teams publiceerden hun resultaten afgelopen woensdag in Nature.
De eerste groep, onder leiding va Jun Wu, kweekte een blastocyst-achtige structuur door een bestaande stamcellijn met een mix van groeifactoren en remmers om te vormen tot zogeheten pluripotente stamcellen (stamcellen die zich nog tot bijna alles kunnen vormen).
Daarentegen herprogrammeerde de onderzoeksgroep van Jose Polo menselijke huidcellen tot pluripotente stamcellen. “Nog terwijl deze cellen herprogrammeerden, vormden deze in een soort klompje, en zagen de wetenschappers hoe de cellen zichzelf begonnen te coördineren tot een structuur dat eruitziet als een blastocyst-embryo,” vertelt Niels Geijsen, hoogleraar Ontwikkelingsbiologie van het LUMC, niet betrokken bij het onderzoek.
“De cellen weten precies waar ze moeten zitten en gaan zich steeds meer gedragen als onderdeel van een echt embryo. Dat maakt het een heel mooi modelsysteem om embryogenese (de ontwikkeling van de bevruchte eicel gedurende de eerste zeven weken na de bevruchting, red.) te bestuderen.”
Ivf-onderzoek
De blastoids zijn een goede uitkomst om makkelijker onderzoek te kunnen doen naar de humane ontwikkeling en de invloed van giftige stoffen hierop, maar ook naar de innesteling van embryo’s in de baarmoeder. Tot nu toe worden hier echte humane embryo’s voor gebruikt, en blijft het dus afhankelijk van beschikbaar ivf-materiaal. Daarnaast zijn deze bestaande blastocysten weinig te manipuleren, wat de studiemogelijkheden beperkt.
Ook voor het onderzoek naar ivf-behandelingen zijn deze structuren welkom. Tijdens ivf wordt een eicel in het lab bevrucht en in het blastocyst-stadium teruggeplaatst. Dat uitgroeien gebeurt in een speciaal weekmedium met voedingsstoffen. “We weten bijvoorbeeld heel weinig van het effect van de samenstelling van het kweekmedium op het ontwikkelende embryo. Een effect dat je niet moet onderschatten en een permanente invloed kan hebben op alle cellen in het lichaam,” vertelt Geijsen. “Met deze modelembryo’s kunnen we op grotere schaal en op een gestructureerde manier kijken naar de effecten op het ontwikkelende embryo.”
Ethische status
De resulterende modelsystemen bestaan uit cellen die zich in bepaalde opzichten gedragen als een embryo, maar er zijn zeker verschillen. Zo is de genexpressie in blastoids in vergelijking met normale blastocysten aantoonbaar anders. Daarnaast mist de structuur nog elementen die ontstaan vanuit de interactie tussen eicel en spermacel. De blastoids kunnen zich dan ook niet verder ontwikkelen tot foetussen. Met voortschrijdende inzichten en verbetering van de technologie kan het natuurlijk zijn dat deze structuren steeds meer beginnen te lijken op een echt embryo.
“Uiteindelijk kom je dan in een ethische spagaat terecht. Als de structuren bijna niet meer te onderscheiden zijn van echte embryo’s, hebben ze dan dezelfde morele, ethische en legale status als menselijke embryo’s?” mailt Bernard Roelen, voortplantingsdeskundige aan de Universiteit Utrecht. “Je kunt verwachten dat als de structuren zo veel lijken op echte embryo’s dat dan dezelfde legale beperkingen moeten gelden voor de structuren, en dan ben je weer terug bij af.”
Bronnen: Nature (Polo), Nature (Wu), Science Alert, Niels Geijsen, Bernard Roelen
Beeld: Monash BDI