Stamcelbiologen ontrafelen regulatie van placentacellen
Opdat alle cellen hun functie correct kunnen uitvoeren, is DNA-regulatie nodig. Zeker tijdens de zwangerschap is dit een essentieel proces omdat embryonale cellen moeten ontwikkelen tot alle mogelijke celtypes van een menselijk lichaam. Een internationaal team van onderzoekers van KU Leuven, Babraham Institute, Radboud Universiteit, UGent en IMBA ontdekten dat het proteďne PRC2 een belangrijke rol speelt bij het bepalen van de uiteindelijke functie van de embryonale cellen. Dit onderzoek naar humane ontwikkeling kan ons helpen de eerste stadia van zwangerschappen beter te begrijpen en mogelijks bijdragen aan de zoektocht naar de oorzaak van vroege miskramen. De resultaten worden vandaag gepubliceerd .
Elke mens startte het bestaan als een spermacel en een eicel. Vijf of zes dagen na bevruchting spreken we van het blastocyst-stadium, bestaande uit een snel delende cluster van cellen. In de cluster kan een buitenste celgroep - die de placenta zal vormen - onderscheiden worden van een binnenste, het uiteindelijke embryo. Welke cellen tot welke groep behoren wordt bepaald door een complex en kritisch proces waarin de kleinste fout de embryonale ontwikkeling kan doen stoppen.
Voor dit onderzoek werkte professor Vincent Pasque van KU Leuven samen met een internationaal team van Babraham Institute (VK), Radboud Universiteit (NL), UGent and IMBA (O). In het lab onderzochten ze hoe embryonale cellen worden gereguleerd aan de hand van een celmodel dat het blastocyst-stadium nabootst tijdens de eerste week van de zwangerschap.
Juiste schakelaar op het juiste moment
Het menselijk lichaam bestaat uit honderden verschillende celtypes die een breed scala aan functies vervullen in verschillende weefsels en organen. Nochtans heeft elk van deze cellen hetzelfde DNA. Je kan het vergelijken alsof elke cel een zekeringskast bevat met dezelfde schakelaars maar dat - afhankelijk van de functie - de gewenste schakelaars worden aan/uit gezet. "De eerste keuze die embryonale cellen moeten maken, is of ze tot de buitenste of binnenste laag van de blastocyst zullen behoren. Dit bepaalt immers of ze de placenta moeten vormen of deel gaan uitmaken van het uiteindelijke embryo", vertelt professor Pasque. "Uit onze resultaten blijkt dat deze keuze niet zo simpel is dan tot nu toe werd verondersteld. Om de placentale schakelaars op het juiste moment aan te zetten, moeten immers verschillende hindernissen overwonnen worden."
Studie van embryonale ontwikkeling
Om de eerste dagen van embryonale ontwikkeling te onderzoeken, werd gebruik gemaakt van speciale stamcellen. Deze cellen in het lab vertonen dezelfde eigenschappen als de embryonale cellen die deel uitmaken van het blastocyst tijdens de zwangerschap. "Dankzij dit celmodel is het mogelijk te onderzoeken hoe embryo’s gevormd worden tijdens de eerste dagen na bevruchting", vertelt onderzoeker Irene Talon van KU Leuven. "We leerden hieruit dat het PRC2-proteďne een belangrijke factor is om te bepalen tot welk deel van de blastocyst een cel zal behoren. Als we PRC2 onderdrukten, werden er meer placentale cellen gevormd. Dat leidde tot de conclusie dat PRC2 een belangrijke hindernis is die moet overwonnen worden om een functionele placenta te kunnen vormen."
"Dankzij dit onderzoek begrijpen we embryonale ontwikkeling beter en weten we welke schakels belangrijk zijn voor de vorming van de placenta. Op langere termijn kan dit inzicht bijdragen aan onderzoek naar innesteling van embryo’s in de eerste dagen na bevruchting en waarom het ook kan mislopen", concludeert professor Pasque.
- De studie "Integrated Multi-Omics Reveal Polycomb Repressive Complex 2 Restricts 2 Human Trophoblast Induction" door Zijlmans, Talon, Verhelst, Bendall, Pasque et al. is verschenen in ’Nature Cell Biology’ (doi: 10.1038/s41556’022 -00932-w).
- Het onderzoek gebeurde rekening houdend met de geldende ethische regelgeving en richtlijnen. Experimenten werden voorafgaand goedgekeurd door het Ethisch Comité van UZ/KU Leuven, de Vlaamse Regering, de Stuurgroep van the UK Stem Cell Bank en de Commissie for Science Ethics van de Oostenrijkse Academy of Sciences.
- Dit werk is gebaseerd op fundamenteel onderzoek, verder onderzoek en ontwikkeling is nodig vooraleer dit ooit gevolgen kan hebben voor patiënten.
- Figuur 1 toont het celmodel dat de onderzoekers gebruikte voor dit onderzoek. De blauwe cellen zullen de placenta vormen, de gele het uiteindelijke embryo. © Institute of Molecular Biotechnology of the Austrian Academy of Sciences (IMBA)
