Atlas van de embryo

‘We weten meer van de maan dan van onze eigen ontwikkeling,’ zegt arts-embryoloog Bernadette de Bakker. Afbeeldingen en modellen van menselijke embryo’s zoals die in de groeikalender van de verloskundige zijn vaak gebaseerd op dierenembryo’s, of brondata blijkt niet meer te achterhalen. Daar komt vandaag verandering in. De Bakker en collega’s maakten een 3D atlas van 17 stadia van de eerste twee maanden van de menselijke ontwikkeling. Ze publiceren hun bevindingen vandaag in Science.

Dit artikel werd oorspronkelijk gepubliceerd op 24 november 2016.

Voor haar onderzoek reisde Bernadette de Bakker, arts-embryoloog en universitair docent aan het AMC, naar Washington DC om embryo’s van de Carnegy Collection of human embryos te bestuderen. In deze collectie van het National Museum of Health and Medicine zijn talloze doorsnedes (coupes) van mensenembryo’s opgeslagen. ‘De historische collectie is zestig tot honderd jaar geleden door artsen aangelegd,’ vertelt De Bakker. ‘De embryo’s zijn afkomstig van bijvoorbeeld buitenbaarmoederlijke zwangerschappen of uit baarmoeders die destijds verwijderd zijn na baarmoederverzakking. Dan bleek er soms nog een embryo aanwezig.’

Muizenembryo

De Bakker maakte digitale foto’s van de coupes in het museum. Na terugkomst begon het echte werk pas. ‘75 biomedische studenten hebben onder leiding van ervaren embryologen 15.000 coupes handmatig ingetekend. Ze gaven aan waar de bloedvaten, de zenuwen en de organen zitten.’ De dwarsdoorsneden werden hierna met de computer op elkaar gestapeld en verwerkt tot 3D modellen van de embryo’s. Het project levert gedetailleerde modellen van 17 stadia van de eerste twee maanden van de embryonale ontwikkeling op. Voor ieder stadium bracht het team onder leiding van De Bakker en emeritus hoogleraar Antoon Moorman twee embryo’s in kaart. ‘Dat is een enorme winst, als je bedenkt dat tot nu toe al onze kennis over een embryo van drie weken op één embryo uit 1930 was gebaseerd,’ vertelt De Bakker.

Het verzamelen van menselijke embryo’s is niet zo makkelijk als die van bijvoorbeeld kippen of muizen. In de ontwikkelingsbiologie heerste jarenlang de gedachte dat verschillende gewervelde diersoorten dezelfde embryonale stadia doorlopen. Om te begrijpen wat er bij de mens aan de hand is, zou je dus net zo goed naar kippen of muizen kunnen kijken. Van kippen- en muizenembryo’s is dan ook veel meer bekend. ‘Daarom zie je nu een muizenembryo in boeken over menselijke embryologie,’ zegt De Bakker. ‘We kunnen nu de link tussen hoe het in de boeken staat en het menselijke embryo herstellen.’

Digitale atlas

En dat blijkt nodig. Het onderzoek laat namelijk zien dat verschillende heersende ideeën over de ontwikkeling van het menselijke embryo niet kloppen. In welke stadia bepaalde organen voor het eerst verschijnen, blijkt bij mensen anders te zitten dan bij kippen en muizen. In het artikel in Science beschrijven De Bakker en collega’s voorbeelden van ontwikkelingen van de nieren, structuren in de rug en het strottenhoofd. Daarmee heeft het onderzoek nu al nieuwe kennis opgeleverd. ‘Dit is nog maar het tipje van de sluier,’ zegt De Bakker. ‘Er zitten nog nieuwe publicaties aan te komen.’

Het onderzoek van De Bakker en collega’s resulteert in een digitale atlas. Die kan gratis en door iedereen worden ingezien en zal een rol gaan spelen in het onderwijs. Ook kunnen gynaecologen en verloskundigen de modellen gebruiken om toekomstige ouders een en ander over hun toekomstige kind uit te leggen. Maar het blijft niet bij illustraties. De atlas kan ook artsen helpen om bijvoorbeeld het risico van besmetting met het Zika-virus te bepalen. ‘Om te bepalen wanneer het Zika-virus het meest kwaad kan, moet je weten of de neurale buis al gesloten was toen de moeder geïnfecteerd raakte. Met onze atlas kun je precies zeggen wanneer dat gebeurt.’

Bernadette de Bakker, et al. An interactive three-dimensional digital atlas and quantitative database of human development. Science, 25 november 2016.

Atlas van het menselijk embryo

Afbeeldingen en modellen van menselijke embryo’s zoals die in de groeikalender van de verloskundige zijn vaak gebaseerd op oude exemplaren of dierenembryo’s. Daar komt verandering in! De Bakker en collega’s maakten een 3D atlas van 17 stadia van de eerste twee maanden van de ontwikkeling. Ze publiceren hun bevindingen in Science.

In deze video zie je hoe de 3D atlas eruitziet.