Embryo’s van stamcellen: een kleine stap voor de muis, een grote stap voor de biologie

Welke type embryomodellen zijn er? 

Tot voor kort werden stamcelmodellen gebruikt om 3D-orgaanstructuren, zoals miniorgaantjes, te maken. In deze celklompje gaan stamcellen zich specialiseren en kunnen weefsels gevormd worden zoals kloppende hartspiercellen of een mini-brein. Met de miniorgaantjes wordt een specifiek orgaantje bestudeerd, maar het nadeel is dat het niet in verbinding staat met andere cellen en organen, wat in het echte muizenlichaam natuurlijk wel het geval is. 

Door slimme genetische aanpassingen en het gebruik van verschillende typen stamcellen in specifieke geometrische samenstellingen, is het niet alleen gelukt een specifiek orgaan, maar een compleet vroeg embryo na te bootsen, de zogenaamde embryomodellen. Er zijn inmiddels embryomodellen in vele soorten en maten die net een andere periode van de ontwikkeling nabootsen. Het ene embryomodel zou zich zelfs nog kunnen innestelen in de baarmoeder, terwijl anderen de ontwikkelingsperiode al voorbij zijn. Daarnaast zijn er modellen die muis-specifiek of mens-specifiek zijn. 

Wat houdt de recente doorbraak in? 

Dit jaar hebben verschillende wetenschappers een enorme stap gemaakt door stamcellen bij elkaar te voegen als embryomodel en zodanig verder te kweken dat de cellen specialiseerden in een gecontroleerde manier, net zoals bij een echt embryo. Wat het helemaal bijzonder maakt is dat dit lukte zonder dat het embryo hoefde in te nestelen in de baarmoeder. Het embryo bevond zich de gehele tijd in een kweekbuisje. Er werd een embryomodel gevormd met beginnende hersenen, een kloppend hartje, circulerende bloed, het begin van spier- en botvorming en een duidelijk kop-staart-as, vergelijkbaar met een echt muizen-embryo op een derde van de zwangerschap. Dit lukte zelfs met stamcellen gemaakt uit huidcellen van een muis. Het grote voordeel hiervan is dat op deze manier de ontwikkeling van de verschillende organen en communicatie tussen de organen bestudeerd kan worden zonder dat er proefdieren nodig zijn. Als er op deze manier een embryo gemaakt wordt, betekent dit dat het embryo een kloon is (een tweelingbroer of -zus), van het dier waarvan de stamcellen afkomstig zijn.

Toepassingen voor de mens: mogelijkheid tot kloneren?

De muis-specifieke embryomodellen zitten heel anders in elkaar dan een mensen-embryo. Bovendien kan dit specifieke embryomodel zich niet meer innestelen in de baarmoeder. Maar wat betekent het als dit lukt met cellen van een mens? Met andere woorden: kunnen we vanuit stamcellen een compleet mensenembryo maken met de ontwikkelingscompetentie om alle orgaantjes te vormen? Hier ontstaat een mogelijk dilemma met de huidige embryowet. Volgens deze wet mogen er geen embryo’s gemaakt worden voor onderzoek en mogen embryo’s niet langer dan 14 dagen worden gekweekt. De huidige embryomodellen kunnen zich niet innestelen in de baarmoeder, wat betekent dat er geen baby uit geboren kan worden. Maar in de toekomst zouden er wel patiënt-specifieke embryo’s gemaakt kunnen worden, nuttig voor de ontwikkeling van medicijnen en kennis over het ontstaan van ziekten. Het klinkt misschien spannend, zo’n gekweekt mensenembryo, maar we hoeven op dit moment niet bang te zijn dat deze techniek gebruikt wordt om mensen te kloneren. 

Dr. Susana M. Chuva de Sousa Lopes, afdeling Anatomie en Embryologie, LUMC. 
Dr. Bernard A.J. Roelen, Faculteit Diergeneeskunde, Universiteit Utrecht