Met embryo-modellen kunnen wetenschappers onderzoeken hoe ziektes ontstaan en mogelijke medicijnen hiervoor testen.
Dit artikel is onderdeel van een drieluik. 25 november verscheen deel 1 over de fundamentele aspecten van dit onderzoeksgebied. Wil je meer weten over de embryonale ontwikkeling en waarom we hier zo weinig over weten? Lees dan dat artikel. 9 december verschijnt deel drie over de stand van zaken in dit jonge onderzoeksgebied. Op NEMO Kennislink zullen we de ontwikkelingen van deze modellen de komende tijd nauwgezet volgen. Zo zullen we binnenkort een artikel maken over het maken van bloed in het lab.
In Nederland leven zo’n tweeduizend mensen met de spierziekte FSHD. Bij deze aandoening verliezen de spieren steeds meer kracht, waardoor mensen uiteindelijk in een rolstoel kunnen belanden. Momenteel is er geen medicijn voor FSHD. Patiënten krijgen medicijnen om hun symptomen te verlichten, maar die kunnen de ziekte niet remmen. De spierzwakte begint meestal in het gezicht, de schouders en bovenarmen als patiënten tussen de tien en twintig jaar oud zijn. Hoe de ziekte precies ontstaat, waarom de symptomen pas op latere leeftijd opkomen en waarom juist in het hoofd-halsgebied, willen wetenschappers uitzoeken met behulp van embryo-modellen.
Er bestaan verschillende embryo-modellen voor verschillende fasen van de embryonale ontwikkeling. Zo bootst een gastruloïde de gastrulatie na; de fase waarin cellen hun lot bezegeld krijgen. Ze worden bijvoorbeeld huidcel of spiercel. Dat model ziet eruit als een uitgerold hompje klei. Het vormt duidelijk een lichaamsas met twee verschillende uiteinden: een kop en een staart en een duidelijke buik- en rugzijde. Wetenschappers gebruiken deze modellen om de eerste weken van de embryonale ontwikkeling goed te onderzoeken, want hier is nog weinig over bekend.
Naast dit fundamentele onderzoek, kunnen embryo-modellen gebruikt worden voor meer toepassingsgericht onderzoek. Zo hopen onderzoekers hiermee de oorzaken van spierziektes als FSHD te achterhalen, of van hartaandoeningen.
Een vergelijking tussen een twintig dagen oud menselijk embryo (links) en het embryomodel (rechts).
Naomi Morris en Kathy Sulik, University of Cambridge en University of North Carolina
Lastig onderzoek
“FSHD is een aandoening waarbij in iedere lichaamscel een genetische fout zit die kan leiden tot deze ziekte”, legt Niels Geijsen uit. Hij is hoogleraar Ontwikkelingsbiologie en Regeneratieve geneeskunde van het Leids Universitair Medisch Centrum. “Het gekke is dat met name de spieren van het gezicht, hals, schouders en bovenarmen zijn aangedaan. Andere skeletspieren, die dus hetzelfde DNA-foutje in hun cellen hebben, zijn veel minder aangedaan. Hoe komt dat?”
“Een mogelijke verklaring is dat bij alle embryo’s de voorlopercellen van de spieren in het gebied dat later het hoofd gaat worden, anders zijn dan de voorlopercellen van spieren elders in het embryo.” Om te kijken of die hypothese klopt, willen de onderzoekers die voorlopercellen onderzoeken in gezonde humane embryo-modellen.
Het kan zo zijn dat die verschillende voorlopercellen geen gevolg hebben bij gezonde mensen, maar wel bij FSHD-patiënten. Wat er tijdens de gastrulatie anders gaat bij patiënten met FSHD, willen onderzoekers in een later stadium bekijken bij zieke embryo-modellen met FSHD. De ziekte komt alleen voor bij mensen en andere primaten en dat maakte onderzoek tot nu toe lastig. Er zijn geen diermodellen zoals ratten of muizen beschikbaar. Humane embryo-modellen kunnen een uitkomst bieden.