Onderzoekers kweken identieke tweelingembryo’s uit stamcellen

Biomedische technologen uit Maastricht hebben een nieuwe manier gevonden om embryo’s van eeneiige menselijke tweelingen te kweken uit stamcellen. Hierdoor kunnen onderzoekers beter begrijpen hoe deze tweelingen ontstaan ​​en hoe ze mogelijk tweelingzwangerschappen kunnen voorkomen.

Biomedisch ingenieur Erik Vrij en zijn collega’s van de Universiteit Maastricht hebben in een laboratorium zogenaamde monochoriale identieke tweelingembryo’s gemaakt van stamcellen. Zo kunnen ze voor het eerst bestuderen hoe eeneiige tweelingen precies ontstaan.

monochoriale tweelingen

Eeneiige tweelingen worden gevormd wanneer een bevruchte eicel zich vroeg in de ontwikkeling deelt. In sommige gevallen gebeurt dit pas nadat de cellen die de placenta zullen vormen zich hebben ontwikkeld. In dat geval spreken embryologen van monochoriale eeneiige tweelingen. Deze tweelingen delen een placenta tijdens de zwangerschap.

Ongeveer 0,8 procent van alle kinderen geboren uit een natuurlijke bevruchting is een monochoriale tweeling. Bij zwangerschappen als gevolg van in-vitrofertilisatie (IVF) ligt dit percentage hoger. Bovendien is 1,88 procent een monochoriale tweeling.

Hoe een tweeling precies ontstaat, is nog onbekend. “Je kunt niet in een zwangere vrouw kijken om dit te onderzoeken”, zegt Vrij. ‘We kunnen de zogenaamde overgebleven embryo’s (bijvoorbeeld die van IVF-behandelingen, red.) gebruiken, maar dan hebben we er maar een stuk of tien. Daar kun je geen goede statische analyse van maken. Zeker niet voor onderzoek naar eeneiige tweelingen, omdat die maar heel weinig voorkomen.’

Om deze reden probeerden Vrij en zijn collega’s zelf monochoriale tweelingembryo’s groot te brengen. Hiervoor gebruikten ze geen sperma of eicellen, maar stamcellen. In dit geval ging het vooral om cellen van een volwassen vrouw die geprogrammeerd waren om een ​​eerdere embryonale versie van zichzelf te verkrijgen. De onderzoekers publiceerden hun resultaten in het wetenschappelijke tijdschrift. Geavanceerde materialen.

synthetische manchetknopen

Om de embryomodellen te laten groeien, plantte het team de stamcellen eerst in een microtiterplaat. Dit is een plastic bakje waarin veel putjes zitten, zogenaamde wells, waarin cellen kunnen groeien. Vervolgens voegden ze verschillende stoffen toe om de celgroei te stimuleren. Als gevolg hiervan vormden de cellen synthetische versies van zogenaamde blastocysten.

Een blastocyst is een blaasje dat de groep cellen bevat die uiteindelijk de foetus zullen vormen. De meeste gekweekte blastocysten waren single, maar een klein deel ervan vormde al een monochoriale tweeling. De groep cellen die in een echt embryo de foetus zou vormen, was verdeeld in deze nep-blastocysten.

De onderzoekers herhaalden dit proces verschillende keren. Ze zochten naar de perfecte combinatie van signaalstoffen en omstandigheden om het aandeel monochoriale blastocysten te vergroten. Uiteindelijk vonden ze een methode waarbij gemiddeld 18 procent van de gekweekte blastocysten een monochoriale tweeling vormt.

Tijdens het onderzoek zag het team ook hoe synthetische tweelingen ontstonden. Dit proces was tot nu toe onbekend, zelfs bij echte menselijke tweelingen. We zagen dat het blaasje van de blastocyst zich vult met vloeistof, vertelt Vrij. Hierdoor breidt het zich uit. ‘Wanneer dat blaasje uitzet, scheidt het de groep cellen die erin vastzitten. Op deze manier wordt een blaasje verkregen dat twee groepen losse cellen bevat.

zwarte doos

“Dit onderzoek past in een veel bredere ontwikkeling die plaatsvindt in de voortplantingsgeneeskunde”, zegt klinisch embryoloog Sebastiaan Mastenbroek van het UMC Amsterdam, die niet bij het onderzoek betrokken was.

Tot nu toe was het voor onderzoekers vrijwel onmogelijk om de vroege embryonale ontwikkeling van mensen te bestuderen. ‘In de voortplantingsgeneeskunde noemen we het de zwarte doos van de vroege menselijke ontwikkeling”, zegt Mastenbroek. Embryomodellen, zoals de synthetische tweeling van Vrij en zijn team, bieden nu toegang tot een proces dat tot een paar jaar geleden vrijwel onzichtbaar was. ‘Dit wordt bereikt door de ontwikkeling van nieuwe kweeksystemen en embryomodellen. zwarte doos eindelijk open”, zegt Mastenbroek.

Vrij en zijn team hopen dat hun model meer zal onthullen over de oorsprong van monochoriale tweelingen. ‘Waar wij vooral in geïnteresseerd zijn, zijn moleculaire routes op cellulair niveau’, zegt Vrij. ‘Met allerlei nieuwe technieken kunnen we nu de moleculaire communicatie tussen en binnen cellen meten. Dit levert vaak punten op voor de aanschaf van nieuwe medicijnen.’

Met deze kennis kunnen onderzoekers ook leren hoe ze een tweelingzwangerschap kunnen voorkomen of vroegtijdig kunnen herkennen. “Het ontstaan ​​van eeneiige tweelingen is een heel mooi fenomeen, maar brengt ook veel complicaties met zich mee”, zegt Vrij. Tweelingzwangerschappen hebben bijvoorbeeld een hoger risico op een miskraam of ziekte bij zowel de kinderen als de moeder.

‘We willen natuurlijk niet voorkomen dat eeneiige tweelingen op natuurlijke wijze ontstaan. Maar tijdens een IVF-proces kan de vrouw bijvoorbeeld de keuze krijgen om te kiezen of ze dat wel of niet wil”, zegt Vrij.