Stamcellen kunnen de effectiviteit van vruchtbaarheidsbehandelingen verbeteren

Een nieuwe studie onder leiding van onderzoekers van de Universiteit van Kopenhagen heeft aangetoond dat een buitengewoon veelzijdige en regeneratieve stamcel in vroege embryo's de sleutel kan zijn tot het ontwikkelen van nieuwe, effectieve behandelingen voor onvruchtbaarheid. De muizenstudie, gepubliceerd in het tijdschrift Cell en getiteld "The primitive endoderm supports lineage plasticity to enable regulative development", opent nieuwe perspectieven op dit gebied.

Zwangerschap is een complex proces waarbij een spermacel een eicel moet vinden en bevruchten in de eileider. De eicel begint zich vervolgens te delen en ontwikkelt zich na vijf dagen tot een blastocyste, die zich uiteindelijk ontwikkelt tot een foetus. Naarmate onvruchtbaarheid echter een steeds groter probleem wordt, neemt het aantal mensen dat een beroep doet op reproductieve technieken toe. In Denemarken zijn dergelijke gevallen goed voor één op de acht zwangerschappen.

Desondanks blijft het succespercentage van dergelijke procedures laag, namelijk slechts zo'n 20-30%, afhankelijk van de leeftijd en vruchtbaarheid van de vrouw. Onderzoekers van de Universiteit van Kopenhagen hebben nu een doorbraak bereikt die in de toekomst zou kunnen leiden tot betere vruchtbaarheidsbehandelingen.

"We bestuderen cellen in het muizenembryo, primitief endoderm of hypoblast genaamd. We ontdekten dat deze cellen uniek zijn en in staat zijn om hun eigen embryo te creëren. Dit is bijzonder interessant omdat een recente studie aantoonde dat primitief endoderm het enige celtype in het embryo is dat in klinische studies wordt geassocieerd met een hoog implantatiesucces", aldus student en eerste auteur van de studie Madeleine Linneberg-Agerholm.

Ze voegt toe: "Normaal gesproken zorgen deze cellen voor voeding en ondersteuning van een normaal embryo, maar wanneer we ze isoleren, kunnen ze zelf een embryo creëren. Dat is een zeer verrassende ontdekking."

De onderzoekers ontdekten ook dat stamcellen uit het primitieve endoderm, gekweekt in het laboratorium, zich in een petrischaal ontwikkelen tot "embryonale stamcelmodellen", blastoïden genaamd, met een zeer hoge efficiëntie. Deze modellen zouden een belangrijk hulpmiddel kunnen zijn bij het ontdekken van nieuwe medicijnen om IVF-resultaten te verbeteren.

"Dit kan met name van belang zijn voor het verbeteren van huidige vruchtbaarheidsbehandelingen, aangezien plasticiteit en veerkracht van cruciaal belang zijn om ervoor te zorgen dat embryo's overleven in het laboratorium en tijdens de overdracht naar de moeder", aldus professor Joshua Brickman, hoofdauteur van de studie.

Hoewel het onderzoek op muizen werd uitgevoerd, zijn de wetenschappers al van plan om soortgelijke onderzoeken op menselijke stamcellen uit te voeren.

Primitief endoderm als 'bladwijzer'

Wanneer het embryo zich begint te ontwikkelen, is het één enkele cel, die vervolgens uitgroeit tot een cluster van cellen. De buitenste cellen ontwikkelen zich tot de toekomstige placenta en de binnenste cellen vormen het primitieve endoderm, de toekomstige dooierzak of epiblast, dat uiteindelijk het embryo zelf vormt.

"De laatste fase van de blastocystontwikkeling is het primitieve endoderm. En als je alles rondom het primitieve endoderm weghaalt, 'onthoudt' het zich op de een of andere manier hoe het een embryo moet maken en kan het dat zelf doen", legt Brickman uit.

We hebben ook aangetoond dat deze cellen in het primitieve endoderm onthouden hoe ze andere celtypen moeten maken, omdat ze transcriptiefactoren hebben die zich op het DNA bevinden bij belangrijke regulerende sequenties (enhancers), zoals bladwijzers. Deze factoren doen normaal gesproken niets, maar ze kunnen onthouden wat ze moeten doen als er een probleem is. Zie het genoom als een boek. Deze bladwijzers herinneren je eraan op welke pagina de instructies staan om andere celtypen te maken.

De ontbrekende schakel?

De onderzoekers hopen dat hun bevindingen inzicht geven in hoe de kans op succesvolle IVF vergroot kan worden en waarom sommige mensen moeite hebben om zwanger te worden.

"In gevallen waarin vrouwen moeite hebben met zwanger worden, kan een defect in het primitieve endoderm de oorzaak zijn, omdat dit niet alleen voor voeding zorgt, maar ook een belangrijke rol kan spelen bij het herstellen van schade. Dit is nog maar een hypothese, maar het is opmerkelijk dat dit celtype zo'n sterke voorspeller is van een succesvolle implantatie", aldus Brickman.

Momenteel richten onderzoekers zich op een beter begrip van de functies van primitief endoderm en het verbeteren van bestaande menselijke primitieve endodermstamcellen.

"Wij geloven dat dit erop wijst dat het vroege primitieve endoderm een structuur is die in staat is om ontbrekende cellen te regenereren wanneer deze beschadigd zijn. Omdat we primitieve endodermstamcellen hebben gecreëerd, kan het bestuderen ervan en de signalen die ze aansturen, leiden tot verbeterde IVF-behandelingen", voegt Brickman toe.