2 mei

Modelembryo’s maken uit stamcellen in het lab

Terug naar nieuws

Onderzoekers van twee groepen van het Hubrecht Institute (KNAW) zijn er samen met onderzoekers van het MERLN Institute in geslaagd embryo-achtige structuren in het laboratorium op te kweken uit muizenstamcellen. Voor het eerst vertonen deze modelembryo’s zoveel gelijkenis met natuurlijke embryo’s dat ze kunnen innestelen in de baarmoeder en zwangerschap kunnen initiëren. Deze volkomen nieuwe methode opent de deur naar onderzoek naar en kennis over de eerste verborgen processen van het leven, vruchtbaarheidsproblemen en de embryonale oorsprong van ziekten. Deze wetenschappelijke doorbraak is gepubliceerd in Nature.

Licht in de ‘black box’ van de vroege zwangerschap
Er is nog maar zeer weinig bekend over de ontwikkeling van vroege embryo’s. Ze zijn niet alleen minuscuul (ze hebben dezelfde diameter als die van een haar), maar ook vrijwel ontoegankelijk in de baarmoeder. Toch is wetenschappelijke kennis van vitaal belang omdat kleine afwijkingen aan het begin van de zwangerschap grote gevolgen kunnen hebben: ze kunnen de innesteling van het embryo verhinderen, of ze kunnen – pas veel later in het leven – bijdragen aan het ontstaan van ziekten. Onderzoekers hebben nu ontdekt hoe ze stamcellen ertoe kunnen aanzetten om zelf vroege synthetische embryo’s te vormen in het laboratorium. Leider van het wetenschappelijke team, dr. Nicolas Rivron (MERLN Institute en Hubrecht Institute): ‘Dit onderzoek helpt ons begrijpen wat het perfecte pad is dat het vroege embryo moet afleggen bij een gezonde zwangerschap.’

Stamcellen aanzetten tot zelforganisatie
Het vroege embryo is een hol balletje van ongeveer honderd cellen. Het bestaat uit een buitenste laag, de toekomstige placenta, en een hoopje cellen aan de binnenkant, dat uitgroeit tot het embryo. De onderzoekers kweekten eerst de stamcellen op van deze twee delen en vermenigvuldigden deze in het laboratorium. Met een speciale techniek konden de wetenschappers de cellen vervolgens samenbrengen, waardoor ze werden aangezet tot communicatie en zelforganisatie. Dr. Nicolas Rivron nam waar dat de embryonale cellen hierbij de placenta-cellen instrueerden hoe ze zich moesten organiseren en implanteren in de baarmoeder. ‘Als we dit moleculaire gesprek begrijpen, opent dat perspectieven voor het oplossen van problemen rond onvruchtbaarheid, zwangerschapsfalen of contraceptie.’

Vervolgonderzoek
Dankzij dit onderzoek is het voor het eerst mogelijk om deze vroege modelembryo’s onbeperkt te vormen. Prof. dr. Niels Geijsen, hoofdonderzoeker bij het Hubrecht Institute: ‘Dit is een nieuwe manier om de vroegste fase van de embryonale ontwikkeling te bestuderen, en om te onderzoeken wat de invloed is van omgevingsfactoren op ontwikkeling en ziekte.’ Prof. dr. Clemens van Blitterswijk, directeur van het MERLN Institute (Maastricht University): ‘Dit onderzoek markeert het begin van een nieuwe biomedische discipline. Met grote hoeveelheden synthetische embryo’s kunnen we kennis opbouwen door het testen van nieuwe medische technieken en mogelijke geneesmiddelen. Deze ontwikkeling zal de noodzaak van het gebruik van dierproeven aanzienlijk verkleinen.’

Dit onderzoek helpt ons begrijpen wat het perfecte pad is dat het vroege embryo moet afleggen bij een gezonde zwangerschap.

Het laboratorium van Nicolas Rivron brengt wetenschappers samen van wie het onderzoek is gebaseerd op stamcelbiologie en geavanceerde technologieën (bijvoorbeeld microsystemen en computationele benaderingen). Het laboratorium ontwikkelt nieuwe op stamcellen gebaseerde organen en organismen om de fundamentele principes voor ontwikkeling te onderzoeken en implementeert oplossingen voor wereldwijde gezondheidsproblemen. Ga voor meer informatie naar www.nicolasrivron.org.

Niels Geijsen is groepsleider bij het Hubrecht Institute en hoogleraar Regeneratieve Geneeskunde bij de faculteit Diergeneeskunde van de Universiteit Utrecht. Zijn groep richt zich op het begrijpen van de biologie achter pluripotente stamcellen en het ontwikkelen van nieuwe, op stamcellen gebaseerde methoden om de humane ontwikkeling en oncogene transformatie te bestuderen.

Alexander van Oudenaarden is directeur en groepsleider bij het Hubrecht Institute, hoogleraar Kwantitatieve Biologie van Genregulatie aan het UMC Utrecht en de faculteit Bètawetenschappen van de Universiteit Utrecht, en een van de onderzoeksleiders van Oncode Institute. Zijn groep gebruikt een combinatie van experimentele, computationele en theoretische benaderingen om de besluitvorming in cellen te kwantificeren. Het onderzoek is met name gericht op vragen uit de ontwikkelings- en stamcelbiologie.

Blastocyst-like structures generated solely from stem cells
Nicolas C Rivron* [corresponding author], Javier Frias-Aldeguer, Erik J Vrij, Jean-Charles Boisset, Jeroen Korving, Judith Vivié, Roman K Truckenmüller, Alexander van Oudenaarden, Clemens A van Blitterswijk†, Niels Geijsen†.
†Equal contribution.

Nature DOI 10.1038/s41586-018-0051-0

 

Over MERLN
Onderzoeksinstituut MERLN richt op het ontwikkelen van nieuwe en complexe technologieën
op het gebied van weefsel- en orgaanherstel en regeneratie. De 11 MERLN onderzoeksgroepen in biologie en engineering willen publieke betrokkenheid en de ontwikkeling en commercialisering van onderzoek maximaliseren. MERLN is onderdeel van de Universiteit Maastricht.  

Over de Universiteit Maastricht
De Universiteit Maastricht (UM) is de meest internationale universiteit van Nederland en groeit met 16.300 studenten en 4.300 medewerkers nog steeds. De universiteit onderscheidt zich door haar innovatieve onderwijsmodel, internationale karakter en multidisciplinaire aanpak van onderzoek en onderwijs. Dankzij de hoogwaardige onderzoeks- en studieprogramma’s en een sterke focus op maatschappelijke betrokkenheid heeft de UM snel een solide reputatie opgebouwd. Tegenwoordig wordt de UM beschouwd als een van de beste jonge universiteiten ter wereld. 

Over het Hubrecht Institute
Het Hubrecht Institute is een onderzoeksinstituut dat zich richt op ontwikkelings- en stamcelbiologie. De 20 onderzoeksgroepen van het instituut doen fundamenteel en multidisciplinair onderzoek, zowel in gezonde systemen als in ziektemodellen. Het Hubrecht Institute is onderdeel van de Koninklijke Nederlandsche Akademie van Wetenschappen (KNAW) en bevindt zich op Utrecht Science Park ‘De Uithof’. Sinds 2008 is het instituut geaffilieerd met het Universitair Medisch Centrum Utrecht. Dit bevordert de vertaling van het onderzoek naar de kliniek. Het Hubrecht Institute heeft een partnerschap met het European Molecular Biology Laboratory (EMBL). Voor meer informatie, ga naar www.hubrecht.eu.

Over de KNAW
De Koninklijke Nederlandse Akademie van Wetenschappen (KNAW) is het forum, de stem en het geweten van de Nederlandse wetenschap. Zij ontleent haar gezag aan haar op kwaliteit geselecteerde leden. Vanuit een onafhankelijke positie bewaakt zij de kwaliteit en de belangen van de wetenschap en adviseert zij de regering. Zij is verantwoordelijk voor vijftien instituten die met hun onderzoek en collecties tot de voorhoede van de Nederlandse wetenschap behoren en internationale faam genieten.