Het prille begin nu echt in beeld

Amsterdams onderzoek

De grootste verzameling van menselijke embryo’s, de Carnegiecollectie, is met een digitale atlas ontsloten: scrollen door een embryo.

Voor het eerst in de geschiedenis is de groei van de organen en weefsels van het menselijk embryo voor iedereen in groot detail te volgen. Amsterdamse onderzoekers onder leiding van arts-embryoloog Bernadette de Bakker en hoogleraar Antoon Moorman van het AMC maakten een digitale atlas van het prille begin van het menselijk leven.

De atlas is gebaseerd op een unieke historische verzameling menselijke embryo’s in de VS. De Bakker kreeg bij hoge uitzondering toestemming de preparaten te fotograferen, die zij in de computer reconstrueerde tot driedimensionale modellen. Donderdagavond publiceerde het wetenschappelijke blad Science de studie.

„Dit is extreem waardevol”, zegt Magdalena Zernicka-Goetz, vooraanstaand ontwikkelingsbioloog van de University of Cambridge. Ze is diep onder de indruk van het werk van haar Amsterdamse collega’s. „Een schitterende en zorgvuldige inventarisatie van de vroege menselijke ontwikkeling.” Het zeldzame, soms meer dan honderd jaar oude, materiaal van de Carnegiecollectie wordt ontsloten, zegt Zernicka-Goetz.

„Tegelijk maakt dit dramatisch duidelijk hoe weinig we eigenlijk weten van de menselijke embryologie. Ethische belemmeringen maken het moeilijk nieuwe embryo’s te verzamelen en onmogelijk om ermee te experimenteren.”

‘We weten meer van de maan’

Bernadette de Bakker beaamt dat volmondig. „Ik zeg weleens: we weten meer van de maan dan van de ontwikkeling van het vroege menselijke embryo. De meeste kennis is gebaseerd op de embryonale ontwikkeling van kippen en muizen, maar er zijn grote verschillen met de mens. Daarom is er grote behoefte aan deze atlas.”

Op de gang bij haar werkkamer in het AMC staan vitrines met grote modellen van gips en piepschuim van menselijke embryo’s. „Zo ging het vroeger”, zegt De Bakker, „Microscoopbeelden van het embryo werden vergroot geprojecteerd en nagetekend.” Die modellen en tekeningen zijn eigenlijk onbeholpen, zegt De Bakker. Voor een moderne atlas moest zij terug naar de bron. De Carnegiecollectie is de uitgebreidste verzameling van menselijke embryo’s ter wereld. Maar hij is nauwelijks toegankelijk voor onderzoek, diep weggestopt in de kluis van het National Museum of Health and Medicine in Silver Spring nabij de Amerikaanse hoofdstad Washington. Het museum is opgericht tijdens de Amerikaanse Burgeroorlog en sindsdien altijd een onderdeel geweest van het Amerikaanse leger.

De Bakker heeft zeer veel moeite moeten doen om als buitenstaander binnen te komen. „Ik ben in totaal drie keer naar de VS gevlogen om alle foto’s te maken van de preparaten. Eén keer zelfs vergeefs, toen lieten ze mij niet toe, ondanks eerder gemaakte afspraken. Het was zeer streng beveiligd. Ik mocht bijvoorbeeld alleen onder begeleiding naar het toilet. Maar ik begrijp het wel: vroege menselijke embryo’s zijn extreem schaars. Van embryo’s van drie weken oud bijvoorbeeld, zijn er maar drie of vier in wereld.”

De menselijke embryo’s in de Carnegiecollectie werden honderd tot zestig jaar geleden verzameld door artsen die vrouwen opereerden vanwege een buitenbaarmoederlijke zwangerschap. Andere embryo’s komen van vrouwen bij wie de baarmoeder werd verwijderd en die toevallig zwanger bleken.

De minuscule vruchtjes zijn destijds in blokjes was gefixeerd, gesneden in flinterdunne plakjes en zorgvuldig op glaasjes gelegd. Zo zijn de doorsnedes van het embryo onder de microscoop te bekijken.

Bekijk hier een voorbeeld van de digitale atlas. Tekst gaat verder onder de video.

15.000 opnamen van 34 embryo’s

De Bakker fotografeerde alle doorsnedes van een selectie van 34 embryo’s, bijna 15.000 opnamen. „Terug in Nederland hebben we in de computer al die foto’s in de juiste volgorde precies op elkaar gelegd. Zo krijg je een soort CT-scan van het embryo, waar je doorheen kunt scrollen.”

Vervolgens moest op elke doorsnede handmatig worden aangegeven welke weefsels er te zien zijn. Een monnikenwerk waaraan wel 75 (bio)medische studenten hebben meegewerkt. „In totaal zit er 45.000 uur werk in”, zegt De Bakker. „Vervolgens hebben we samen met studenten van de afdeling Game Development van de Hogeschool van Amsterdam een reconstructie gemaakt die er mooi glad uitziet, zonder verlies aan belangrijke details.”

2411webembryos-op-wit

De atlas is volledig open source, voor iedereen gratis beschikbaar op internet via 3datlasofhumanembryology.com. Gebruikers kunnen een embryo van alle kanten bekijken, en elk orgaan of weefsel apart selecteren en doorzichtig maken of helemaal weglaten. „Op die manier kun je heel goed bestuderen hoe de organen zich ten opzichte van elkaar verhouden”, legt De Bakker uit.

De anatomische embryoatlas is niet alleen interessant lesmateriaal voor studenten. Hij kan ook gebruikt worden als referentie bij het onderzoek naar aangeboren afwijkingen. Maar De Bakker hoopt vooral ook dat hij van nut blijkt in de spreekkamer, bijvoorbeeld om (aanstaande) ouders goed te kunnen uitleggen hoe een aangeboren afwijking precies ontstaat. „De kinderarts kan nu heel inzichtelijk in beeld brengen wanneer bijvoorbeeld een open ruggetje ontstaat. Dat helpt bij de acceptatie.”