Met behulp van fluorescerende kleurstoffen en lasermicroscopen observeerden onderzoekers van de Universiteit van Pennsylvania in Philadelphia celdelingen en chromosoomsegmentaties in realtime, zonder dat genetische veranderingen nodig waren. Het onderzoek bracht ook cruciale verschillen tussen de ontwikkeling van menselijke en muizenembryo’s aan het licht, wat het unieke karakter van menselijke embryogenese onderstreept. De waarnemingen zouden van pas kunnen komen bij het ontwikkelen van niet-invasieve screeningsmethoden voor embryo’s in IVF-behandelingen.
De techniek, die zelfs chromosoomsegregatiedefecten vastlegt, heeft potentiële klinische toepassingen in het monitoren en selecteren van embryo’s vóór IVF implantatie. Onderzoekers zijn van plan om de techniek verder te verfijnen door gebruik te maken van lasermicroscopen met een lagere intensiteit en extra kleurstoffen voor langere perioden.
- Wetenschappers hebben een baanbrekende prestatie geleverd door menselijke embryo’s in beeld te brengen met de hoogste resolutie ooit;
- Ze observeerden celdelingen en chromosoomsegregaties in realtime zonder genetische veranderingen;
- Het onderzoek onthult cruciale verschillen tussen de ontwikkeling van menselijke embryo’s en die van muizenembryo’s en benadrukt het unieke karakter van menselijke embryogenese.
- De techniek zou kunnen leiden tot de ontwikkeling van niet-invasieve screeningmethoden voor embryo’s, waardoor de slagingspercentages bij IVF-behandelingen verbeteren.
Onthulling van de verborgen complexiteit van embryonale ontwikkeling
Het baanbrekende onderzoek is erin geslaagd om de eerste veertig uur van de menselijke embryonale ontwikkeling vast te leggen met een ongeëvenaard niveau van detail. Door het gebruik van fluorescerende kleurstoffen, SPY650-DNA en SPY555-actine, slaagden de onderzoekers erin om respectievelijk genomisch DNA en een eiwit genaamd F-actine te labelen. Deze labels maakten het mogelijk om cellulaire gebeurtenissen zoals celdeling en chromosoomsegregatie in realtime te observeren. Dit niveau van monitoring is nog nooit eerder bereikt en biedt een dieper inzicht in de vroege menselijke ontwikkeling.
In tegenstelling tot eerdere benaderingen vereist deze niet-invasieve beeldvormingstechniek geen genetische verandering van de embryo’s. Dit adresseert een belangrijk ethisch probleem in de geneeskunde. Hiermee wordt een belangrijke ethische kwestie op het gebied van embryonale studies aangepakt, omdat er geen genetische manipulatie nodig is die mogelijk schadelijk is voor het embryo. Het opent ook nieuwe mogelijkheden voor het bestuderen van embryonale ontwikkeling zonder ethische beperkingen.
Ontdekking van de kleinste details van menselijke embryogenese
Een van de belangrijkste bevindingen van het onderzoek was de observatie dat cellen in de buitenste laag van het embryo, bekend als het trophectoderm, wat DNA verliezen tijdens de interfase van de celreplicatie. Deze fouten in de celreplicatie zouden in verband kunnen worden gebracht met chromosoomafwijkingen zoals aneuploïdie, die in verband wordt gebracht met het verlies van zwangerschap en mislukte implantatie. Met deze nieuwe kennis is er potentieel voor interventies die deze problemen kunnen corrigeren, wat leidt tot verbeterde slagingspercentages bij IVF-behandelingen.
De onderzoekers ontdekten ook belangrijke verschillen in de vroege ontwikkelingsstadia tussen menselijke en muizenembryo’s. Ze ontdekten dat het proces van verdichting, waarbij cellen vormveranderingen ondergaan, begint in het 12-cellig stadium in menselijke embryo’s vergeleken met het 8-cellig stadium in muizen. Bovendien verloopt de verdichting in menselijke embryo’s meer asynchroon, wat leidt tot variaties in de vorming van binnenste en buitenste cellen. Deze verschillen onderstrepen het unieke karakter van menselijke embryogenese en benadrukken de beperkingen van het uitsluitend vertrouwen op diermodellen voor het begrijpen van de menselijke ontwikkeling.
De weg bereiden voor baanbrekende klinische toepassingen
De onderzoekers zijn nu van plan om hun beeldvormingsproces uit te breiden naar langere perioden van de menselijke embryonale ontwikkeling. Ze willen lasermicroscopen met een lagere intensiteit en extra kleurstoffen gebruiken om andere structuren zoals celmembranen te labelen. Dit zal de resolutie en het detail van de beelden verder verbeteren, waardoor de wetenschappers nog dieper in de complexiteit van embryogenese kunnen duiken.
Deze geavanceerde beeldvormingstechniek zou in de toekomst belangrijke klinische toepassingen kunnen hebben. Het zou mogelijk kunnen zijn om embryo’s in de kliniek op een niet-invasieve manier te controleren, zodat professionals in de gezondheidszorg beter geïnformeerde beslissingen kunnen nemen over welke embryo’s geïmplanteerd moeten worden tijdens IVF-procedures. Doordat het een duidelijker beeld geeft van de ontwikkeling van het embryo en mogelijke chromosomale afwijkingen, zou het ook kunnen bijdragen aan de ontwikkeling van effectievere screeningmethoden voor embryo’s die via IVF zijn verwekt.
