Het was tot nu toe een mysterie, maar Maastrichtse wetenschappers lijken te hebben ontdekt hoe een eeneiïge tweeling ontstaat. Deze ontstaanswijze was niet eerder waargenomen, en het was evenmin bekend hoe die in zijn werk ging. Simpel gezegd kan een eeneiïge tweeling ontstaan als het embryo in een heel vroeg stadium een versnelde groei laat zien. Het embryo wordt dan in tweeën uiteengetrokken.
De onderzoekers ontdekten dat door buiten de baarmoeder een synthetische embryostructuur te kweken. "We hebben buiten de baarmoeder zichtbaar gemaakt wat zich onzichtbaar in de baarmoeder afspeelt", zeggen hoofdonderzoekers Clemens van Blitterswijk en Erik Vrij. Het onderzoek is gepubliceerd in het vakblad Advanced Materials.
De versnelde groei speelt zich af in de blastocyste, een soort ballonnetje dat zich later ontwikkelt tot de placenta. Als dat ballonnetje te snel groeit, wordt het klompje cellen dat later het embryo wordt in tweeën getrokken. In uitzonderlijke gevallen kan op een soortgelijke manier een eeneiïge drie- of vierling ontstaan, denken de onderzoekers.
Hier zie je hoe dat in zijn werk gaat:
Een timelapse-video van de blastocyste, een soort ballonnetje dat zich later ontwikkelt tot de placenta. Als dat ballonnetje te snel groeit, wordt het klompje cellen dat later het embryo wordt in tweeën getrokken. - NOS
De onderzoekers van Maastricht UMC+ en het MERLN Instituut hadden in 2018 al de primeur met het totstandbrengen van het eerste synthetische embryo, toen nog gekweekt van stamcellen van muizen. Vorig jaar slaagden Israëlische onderzoekers erin datzelfde te doen met menselijke stamcellen. En nu is in Maastricht dus een synthetisch embryo van een eeneiïge tweeling opgekweekt.
Geautomatiseerd onderzoek
De ontdekking is mede te danken aan het geautomatiseerde onderzoeksproces waarvan de Maastrichtse onderzoekers zich bedienen, dat luistert naar de naam high throughput screening. Daarmee kunnen ze tegelijkertijd duizenden, in potentie zelfs miljoenen celstructuren onderzoeken en blootstellen aan verschillende omstandigheden. Dat doen ze door verschillende groeifactoren en signaalmoleculen toe te voegen aan de celstructuren.
Dat we nu begrijpen hoe een synthetisch embryo zich tot een eeneiïge tweeling ontwikkelt, is geen spijkerharde garantie dat het bij een natuurlijke bevruchting ook precies zo gaat. "Dat is niet absoluut zeker, want dat kun je niet bestuderen", zegt Van Blitterswijk. "Maar het bewijs wordt wel indirect geleverd. Wat we zien is volstrekt logisch, het is een eenvoudige verklaring."
Black box openen
Embryoloog Sebastiaan Mastenbroek van het Amsterdam UMC - zelf niet betrokken bij de studie - is gecharmeerd door het onderzoek. "Meerdere groepen in de wereld werken aan de ontwikkeling van synthetische embryo's. Dat is echt dé innovatie in de voortplantingswetenschappen van de afgelopen jaren. We hadden bijna geen inzicht in de eerste dagen en weken van de ontwikkeling van een mens, die black box zijn we nu aan het openen."
Deze nieuwe ontdekking over het ontstaan van eeneiïge tweelingen noemt Mastenbroek "een schakel die aan die ontwikkeling wordt toegevoegd". Er zijn mogelijk ook praktische toepassingen. Bijvoorbeeld bij ivf, waarbij vaker dan gewenst tweelingen worden geboren. "Als we het proces echt goed begrijpen, zouden we op termijn misschien het aantal eeneiïge tweelingen na ivf kunnen verlagen."
De onderzoekers zelf benadrukken dat hun onderzoek de kennis over miskramen en vruchtbaarheid kan vergroten. Bij tweelingzwangerschappen treden vaker complicaties op tijdens de vroege innesteling. Met de nieuwe kennis kunnen die mogelijk worden voorkomen of behandeld.
Organen kweken
Daarnaast richten ze zich op de ontwikkeling van weefsels voor patiënten voor wie geen donororganen beschikbaar zijn. In de synthetische embryo's zie je namelijk al het begin van orgaanvorming. Als ze dat proces beter onder controle kunnen krijgen, zou je bijvoorbeeld weefsels als een hartklep kunnen opkweken. "In eerste instantie willen we onderzoeken of we rode bloedcellen kunnen kweken", zegt Van Blitterswijk. "Ik verwacht dat de komende tijd duidelijk gaat worden of dat haalbaar is."
Dergelijke ontwikkelingen zouden kunnen worden tegengehouden door maatschappelijke bezwaren tegen embryo-onderzoek, maar daar is Mastenbroek niet zo bang voor. "Mijn ervaring met recente maatschappelijke debatten is dat er een breed draagvlak is voor dit soort technieken, als je maar goed uitlegt waarom dit onderzoek plaatsvindt en hoe goed we de voorwaarden ervoor in Nederland hebben geregeld. Slechts een klein deel van de mensen blijft dan alsnog tegen."