Kunsteileider mogelijk de basis voor hormoonvrije anticonceptie

De eileiders van een vrouw zijn niet zo maar buizen die een eitje naar de baarmoeder voeren. Nee, eileiders bestaan uit een laag gespecialiseerde cellen die de bevruchting en de ontwikkeling van het prille embryo nauwkeurig begeleiden. Het is de crux voor een geslaagd begin van een zwangerschap.

Marcia Ferraz, een dierenarts uit Brazilië, bouwde als promovendus in de voortplantingsonderzoeksgroep van Bart Gadella (Diergeneeskunde, Utrecht) als eerste ter wereld een ‘eileider-op-een-chip’. Het is een geavanceerd kweeksysteem waarin het eileiderweefsel op een bijna-natuurlijke manier kan groeien.

Op een dienblad, geleend uit de kantine van de universiteit, staat haar uitvinding. Het bestaat uit een pomp die heel precies vloeistoffen vanuit een serie injectiespuiten door kleine slangetjes in een plastic plaatje (de chip) laat stromen. De chips zijn niet groter dan een duimnagel. De eileidercellen groeien onzichtbaar op een doorlaatbaar membraan, gevoed door de vloeistof in de kanaaltjes eronder.

Donderdag promoveerde Ferraz in het Utrechtse Academiegebouw op haar onderzoek. Ze moest er speciaal voor komen overvliegen, want sinds september werkt zij als postdoc bij het Center for Species Survival van de dierentuin in Washington. Haar chip bouwt ze nu om voor onderzoek naar vruchtbaarheid van hond- en katachtigen. Ferraz beschrijft haar nieuwe lab als een walhalla aan mogelijkheden. „Van bijna alle overleden dierentuindieren zijn zaadcellen of eicellen ingevroren, en mijn doel is daarmee weer goede embryo’s te maken. Soms lukt dat niet met gewone ivf, zoals bij de wolf. Dan gaat het met de chip misschien wel. Maar het is nog wel een lastige klus om de chip aan te passen, voor elke soort werkt de voortplanting weer net iets anders.”

Hoe belandde je in dit onderzoek?

„Ik wilde altijd al dierenarts worden. En ik was gefascineerd toen ik hoorde van een vriendin van mijn moeder die zwanger was geworden via ivf. Wow, dat het mogelijk is een kind te verwekken buiten het lichaam. Ik wilde dat ook bij dieren gaan toepassen toen ik naar de dierenartsopleiding in São Paulo ging. Het promotie-project in Utrecht waarop ik in 2013 werd aangenomen paste precies in mijn straatje.”

Maar waarom koos je voor het rund? Voortplanting is bij dat dier toch haast geen issue?

„Het rund is een modeldier, waarvan we via slachthuizen makkelijk en zonder extra dierenleed materiaal kunnen krijgen. Een runderembryo ontwikkelt zich bovendien met ongeveer dezelfde snelheid als een menselijk embryo, waardoor je de resultaten beter naar de mens kunt vertalen.”

Lukte het in een keer om een eileider te kweken?

„Nee niet bepaald. Ik begon met het kweken van eileidercellen in een glazen bakje. Ze groeiden wel maar het werden vreemde platte cellen die helemaal niet leken op het natuurlijke weefsel. Normaal hebben deze cellen trilhaartjes en kunnen ze allerlei stoffen uitscheiden. Met deze misbaksel zou het zeker niet gaan werken.

„Ik bedacht dat we de natuurlijke eileider zoveel mogelijk moesten namaken. Een ronde buis kweken zou lastig worden, dus daarom ontwierp ik in samenwerking met mensen van de afdeling 3D-fabricage een plastic chipje waarin een halve buis kon groeien. Na maanden proberen kreeg ik de cellen aan de gang; we hadden een kunstmatige eileider!”

En lukte het om daarin een bevruchting tot stand te brengen?

„Ja, de bevruchting verliep inderdaad, zoals gehoopt, beter in de omgeving van de eileidercellen. Als je ivf doet bij runderen komt het nogal eens voor dat er meer zaadcellen tegelijk de eicel binnendringen; dan mislukt de bevruchting. Die zogeheten polyspermie trad hier niet meer op.

„Maar het ging nog niet goed. Het bleek dat de bevruchting wel beter verliep, maar dat de embryo’s even later stopten met delen. Ik heb zes maanden besteed om te onderzoeken waaraan dat zou kunnen liggen, en het bleek uiteindelijk het plastic van de chip zelf te zijn! De oplosmiddelen die daarin gebruikt worden zijn niet giftig voor de eileidercellen, maar kennelijk wel voor het embryo. Met een nieuw ontwerp voor een chip, gemaakt van in een mal gegoten polydimethylsiloxaan, lukte het wel. Daaruit komen vrijwel geen verstorende stoffen vrij.”

Doel bereikt?

„De embryo’s uit de chip zien er kwalitatief beter uit dan embryo’s gemaakt met standaard-ivf. Ze lijken veel meer op natuurlijke embryo’s. Maar of deze embryo’s de kans op zwangerschap vergroten, of zorgen voor een gezonder nageslacht, moet nog blijken. Ik had geen tijd meer om dat verder uit te zoeken. Een postdoc in Utrecht doet nu vervolgonderzoek.”

Zal zo’n eileider op een chip ook van nut zijn in een ivf-lab in een ziekenhuis?

„Ik denk niet voor het maken van baby’s, maar wel voor onderzoek. Het systeem werkt met vers gewonnen eileidercellen, en dat betekent dat het risico op de overdracht van infecties heel groot is. Daarom is het niet geschikt voor de menselijke voortplanting.

„Maar het leent zich bij uitstek voor toxicologisch onderzoek op het embryo. Kort na de bevruchting is het heel gevoelig voor chemische vervuiling, maar ook voor stoffen uit de voeding of medicijnen. Dat het embryo zo gevoelig is voor bepaalde stoffen, heb ik dus in mijn eigen onderzoek ook ondervonden, haha.„Er bestaat ook een theorie dat eierstokkanker ontstaat door cellen die zich vanuit de eileider in de eierstok nestelen. Dat is gezien in muizen. Met deze chip zou je kunnen onderzoeken of dat ook bij de mens gebeurt. „Ik werk ook samen met Amerikaanse wetenschappers die het systeem willen gebruiken voor de ontwikkeling van niet-hormonale anticonceptie. De eileidercellen produceren enzymen, proteases, die bacteriële infecties bestrijden. Maar als ze te veel protease maken verteren die enzymen ook het embryo. Dat zou de basis kunnen zijn voor een hormoonvrije anticonceptie, die de nadelige bijwerkingen van de huidige anticonceptiepil – verhoogd risico op kanker en vaatproblemen – omzeilt.„Ik zie ook een veterinaire toepassing: met een dergelijk middel zou je veel makkelijker alle zwerfhonden en -katten kunnen steriliseren.”

Heb je zelf kinderen?

„Ik heb een hond, telt dat ook? Nee, ik heb geen kinderen. Ik zou ze uiteindelijk wel willen, maar ik heb er nu geen tijd voor. Het is trouwens ook lastig gebleken een vaste relatie te houden, omdat ik zo vaak verhuis. Ik zie wel of het ervan komt.”

Heb je octrooi aangevraagd op de uitvinding? „Nee. We hebben er wel over gedicussieerd, maar uiteindelijk besloten het niet te doen. De aanpassingen die wij hebben gedaan aan de chip om er eileidercellen op te laten groeien zijn maar klein. Maar bovendien staat octrooiering de voortgang van het onderzoek in de weg. Je moet dan alles geheimhouden. Uiteindelijk is het beter voor de samenwerking om alles open te houden.”

Zou je met de eileiderchip uitstervende diersoorten kunnen redden, bijvoorbeeld de witte neushoorn?

„Ik denk zeker dat we hiermee meer kennis verwerven over de voortplanting van deze diersoorten, maar als laatste hoop zal het misschien niet werken. Dan kun je misschien wel een embryo opkweken maar bij welk moederdier kun je dat dan in de baarmoeder plaatsen? Soms zijn de laatste dieren te oud om een jong te voldragen.

„Geldschieters in Amerika stellen soms bizarre eisen. Ik hoorde bijvoorbeeld van een plan om een gekweekt embryo van de witte neushoorn in een merrie te plaatsen. Maar er is absoluut geen aanwijzing dat zo’n zwangerschap van gemengde soorten zal aanslaan. En als de foetus wel groeit kost dat misschien het leven van het paard. Ik vind het niks.”