Susanne van den Brink neemt NEMO Kennislink mee in haar onderzoek naar embryomodellen waarmee ze stamcellen hoopt te maken voor patiënten die een beenmergtransplantatie nodig hebben. In deze update doet ze een aantal grote ontdekkingen.
“Ik heb heel veel spannend nieuws te vertellen”, begint Van den Brink haar verhaal als ik haar via Zoom spreek. Ze zit in het lab in Barcelona en staat duidelijk te popelen om me bij te praten. Haar ogen schitteren. De laatste keer dat ik haar sprak lag een doorbraak voor het grijpen, maar was ze er nog niet. Het was alsof je een legpuzzel maakt, zonder dat je weet wat je moet maken”, zegt ze over de eerste helft van dit jaar. “Dat is leuk, maar ook heel lastig.” Nu klinkt ze opgewekter.
Vijf maanden later heeft Van den Brink het mysterieuze ingrediënt gevonden, waar ze de vorige keer haar verhaal mee eindigde. De onderzoeker gebruikte oude vloeistof voor haar experimenten die al een tijdje in de koelkast stond. Daarin was waarschijnlijk één ingrediënt afgebroken dat in hoge(re) concentraties de ontwikkeling van bloedstamcellen remt. Ineens zag ze namelijk voorloper-cellen van bloedstamcellen; de cellen die ze uiteindelijk hoopt te maken. De voorloper-cellen hebben al deels de eigenschappen van bloedstamcellen maar moeten zich nog verder ontwikkelen.
Maar welk ingrediënt het is, wil ze nog niet op NEMO Kennislink hebben. “Ik kan nog niet te veel weggeven want ik wil deze bevindingen publiceren. Als ik nu te veel deel, breng ik een publicatie in gevaar doordat andere onderzoeksgroepen me dan wellicht inhalen en eerder publiceren.”
Van den Brink doelt op een artikel in een wetenschappelijk tijdschrift. Voordat dat zover is, moet ze nog herhaalexperimenten doen, het artikel schrijven, aanbieden bij een redactie van een wetenschappelijk tijdschrift en opmerkingen van andere wetenschappers verwerken. Een proces dat met gemak één tot twee jaar kan duren. Helemaal nieuwe bevindingen krijg je als wetenschapper makkelijker gepubliceerd dan data die een andere wetenschapper eerder al eens heeft gepubliceerd. En de concurrentie is groot, bleek deze zomer toen wetenschappers over elkaar buitelden met de ene na de andere publicatie.
En ze lijkt nóg meer problemen te hebben opgelost. Van den Brink werkt met muis-bloed-gastruloïden; embryomodellen die de gastrulatiefase bij de muis nabootsen. Dit is de fase waarin alle embryonale weefsels en organen ontstaan en op de goede plek terechtkomen. Haar model bootst in het bijzonder de ontwikkeling van bloedvaten na. Probleem met die modellen is dat ze weliswaar bloedvaten vormen, maar die zijn niet georganiseerd. “Zeg maar gerust een zooitje”, zegt Van den Brink. Zo hebben ze geen aorta met vertakkingen die de juiste richting op gaan. Die aorta is noodzakelijk voor het onderzoek van Van den Brink. Want daarin ontstaan de bloedstamcellen waar ze naar op zoek is.
Daarnaast zijn de gastruloïden niet zo goed georganiseerd als normale gastruloïden waarbij de focus niet op de bloedontwikkeling ligt. Zo ontbreekt de kenmerkende langwerpige vorm bij het model. “Ze maken wel bloed, maar verder bootsen ze de ontwikkeling niet echt na.”
Links zie je een muis-gastruloïde van een paar dagen oud. De delen die groen oplichten zijn bloedvaten. Het model mist de kenmerkende vorm die je rechts wel ziet. Ook daar zie je een muis-gastruloïde van een paar dagen oud. In blauw zie je blokjes mesoderm waaruit onder andere de spieren ontstaan.
Susanne van den Brink, IMIM Hospital del Mar Medical Research InstituteDaar lijkt nu verandering in te komen. Na de ontdekking van het afgebroken ingrediënt, heeft Van den Brink nieuwe vloeistof gemaakt waarin ze de concentratie van het bewuste ingrediënt opzettelijk verlaagd heeft. En wat bleek? “We kregen veel beter georganiseerde gastruloïden!”
Nieuw orgaan gemaakt
Daarnaast deed ze nog een opvallende ontdekking. Ze vond mogelijk een orgaan dat nog niemand eerder wist te maken in het lab. “Dat zou zo spannend zijn!” Welk orgaan dat is kan ze om eerder genoemde redenen niet zeggen. Ze vertelt alles opgewonden, lachend. Ze kan duidelijk niet wachten me de volgende slide te laten zien van de presentatie die ze heeft voorbereid.
In de vloeistof waar Van den Brink haar embryomodellen in laat groeien zitten 120 ingrediënten. “We denken nu dat we, door te variëren in die concentraties, kunnen bepalen wat we willen maken. Wil je meer van dit orgaan, of juist van die? Wil je ook wat bloed erbij?”
Maar wil je niet iets wat alles heeft en daardoor zoveel mogelijk op op een muizenembryo lijkt? Hebben niet alle structuren in een ontwikkelend embryo invloed op elkaar? Zeker!, zegt Van den Brink. “Daarom doen we nu nog meer concentratie-experimenten om de ideale balans te vinden tussen al die verschillende ingrediënten in de vloeistof. Met als doel een model te krijgen dat zoveel mogelijk op een echt embryo lijkt.”
Nu doet de bioloog dat nog met muizen, maar in de toekomst stapt ze misschien over op menselijke modellen. “We weten veel meer van de muismodellen omdat die sinds 2014 bestaan en de menselijke modellen pas sinds 2020, daarom is het makkelijker om met muismodellen te werken.” Bovendien hebben muizen een snellere ontwikkeling. Op dag 10 na de bevruchting vormen ze bloedstamcellen. Bij mensen gebeurt dit in week 3 of 4. “Om dat stadium te bereiken, moet je de modellen dus veel langer in leven houden en dat is lastig.”
Maar die uitdaging gaat ze graag aan. Ondertussen is ze al begonnen met het schrijven van een publicatie. “Omdat het helpt om het project beter te begrijpen. Ik heb nu net een heel groot stuk van de puzzel kunnen leggen en zie voor het eerst waar het heengaat.”
