Hubrecht onderzoekers ontvangen financiering van ZonMw

Het “Pluripotent Stem cells for Inherited Diseases and Embryonic Research (PSIDER)” programma van ZonMw ondersteunt projecten die gebruikmaken van geïnduceerde pluripotente stamcellen (iPS-cellen) voor biomedisch onderzoek. Deze iPS-cellen kunnen nog elk type cel in het lichaam worden en zijn daarom veelbelovend voor regeneratieve geneeskunde. Drie onafhankelijke consortia, waar Hubrecht-onderzoekers bij betrokken zijn, ontvangen nu financiering uit dit programma. De groep van Eva van Rooij gaat iPS-cellen gebruiken om gene editing therapieën te ontwikkelen in een poging om ziekten van de hartspier te genezen. De groepen van Jop Kind en Ina Sonnen zullen blastoïden ontwikkelen en bestuderen als een modelsysteem voor vroege embryonale ontwikkeling. De groep van Alexander van Oudenaarden gaat een menselijk embryo-achtig model ontwikkelen uit iPS-cellen.

**iPS-celtechnologie gebruiken om prime editing therapieën voor hartaandoeningen te ontwikkelen**

Erfelijke cardiomyopathieën zijn een groep aandoeningen van de hartspier. Ze worden veroorzaakt door mutaties in belangrijke genen die leiden tot verschillende ernstige aandoeningen. De huidige behandelingen zijn gericht op symptoomverlichting en er is momenteel geen remedie beschikbaar. Prime–editing is een baanbrekende technologie voor het bewerken van genen. Deze recente ontdekking maakt genbewerking mogelijk met minder beperkingen en grotere precisie dan CRISPR-Cas9 – de huidige toonaangevende technologie voor genbewerking. Prime-editing biedt een geweldige kans om nieuwe therapieën voor erfelijke cardiomyopathieën te ontwikkelen.

Het project van de groep van Eva van Rooij zal prime editing gebruiken om een behandeling te ontwikkelen voor de ernstigste erfelijke cardiomyopathieën. Menselijke geïnduceerde pluripotente stamcellen (hiPSC’s) kunnen worden gebruikt om deze prime-editing tools te ontwikkelen. hiPSCs kunnen zich ontwikkelen tot elk type cel in het lichaam. “We zullen de prime editing tools optimaliseren met behulp van geavanceerde 3D-hartweefsels, zoals organoïden, gegenereerd uit hiPSC’s. Ons onderzoek zal sterk verankerd zijn in de samenleving en staat in continue communicatie met belanghebbenden, waaronder het grote publiek”, zegt van Rooij.

Eva van Rooij is groepsleider bij het Hubrecht Institute en hoogleraar Moleculaire Cardiologie bij het Universitair Medisch Centrum Utrecht.

Voorbij de blastocyste: menselijke embryologie modelleren met stamcellen

Wanneer er fouten optreden tijdens de celdeling, kunnen cellen eindigen met een ongelijk aantal chromosomen. Dit wordt chromosomale aneuploïdie genoemd. Chromosomale aneuploïdieën komen vaak voor in menselijke IVF-embryo’s en zijn een hoofdoorzaak van miskramen. De vooruitgang in onderzoek naar de menselijke ontwikkeling en de impact van aneuploïdieën gaat langzaam omdat het aantal embryo’s dat beschikbaar is voor de wetenschap beperkt is. Ook zijn er experimentele en ethische beperkingen. Jop Kind en Ina Sonnen gaan in samenwerking met onderzoekers van het Erasmus MC, de Radboud Universiteit en IMBA (Wenen), de mechanismen van menselijke ontwikkeling analyseren in ongekend cellulair en moleculair detail. Ze maken hiervoor gebruik van menselijke blastoïden. Deze blastoïden modelleren embryo’s van ongeveer 5 dagen na de bevruchting – het blastocyste-stadium – en worden volledig gemaakt uit stamcellen.

De onderzoekers zullen geavanceerde technologieën combineren om een 4D-kaart van de menselijke ontwikkeling te maken. Ook zullen ze de cellulaire interacties ontleden die leiden tot vroege beslissingen over welk type cel wordt gevormd en hoe deze vorm krijgt. Vervolgens zullen ze onderzoeken hoe chromosoomafwijkingen deze ontwikkelingsmechanismen beïnvloeden en bestuderen ze interventies die een gezonde ontwikkeling bevorderen. In complementair onderzoek zullen ze een ethisch kader ontwikkelen voor degelijke beleidsvorming met betrekking tot onderzoek naar menselijke embryomodellen en de klinische toepassingen ervan.

Katharina Sonnen is groepsleider bij het Hubrecht Institute.

Jop Kind is groepsleider bij het Hubrecht Institute en Oncode Investigator.

GREAT: 3D-gastruloïde culturen om normale en pathogene menselijke ontwikkeling te modelleren

Gastrulatie is een cruciale gebeurtenis in de vroege menselijke ontwikkeling, waarbij het organisme vorm begint te krijgen. Een goed begrip van dit proces bij mensen is essentieel voor het voorspellen en voorkomen van ontwikkelingsstoornissen en voor het identificeren van factoren die de gezondheid en levensduur van volwassenen kunnen beïnvloeden. Onderzoek naar menselijke gastrulatie wordt bemoeilijkt door een gebrek aan studiemateriaal. Het proces vindt plaats vóór het besef van zwangerschap: zelfs bij 5-6 weken zwangerschap, wanneer het allereerste abortusmateriaal beschikbaar is voor onderzoek, is gastrulatie al lang voorbij. De huidige Nederlandse wetgeving omtrent het gebruik van embryo’s voor onderzoek verbiedt het kweken van embryo’s langer dan 14 dagen en op dat moment is de gastrulatie juist nog niet begonnen.

De groep van Alexander van Oudenaarden heeft samen met onderzoekers van het LUMC, UMCU, UMCG en het Erasmus MC tot doel het begrip van menselijke ontwikkeling te transformeren ten gunste van de menselijke gezondheid en ziekte. Ze zullen een geavanceerd in vitro, 3D menselijk gastruloïdemodel ontwikkelen van hiPSCs. Partners hier hebben onlangs grote stappen gezet in de ontwikkeling van menselijke gastruloïden met menselijke embryonale stamcellen (hESC’s, maar geavanceerde processen komen nog niet voor in dit systeem. Het project, dat GREAT heet en zal worden geleid door Niels Geijsen (LUMC), zal het gastruloïde-systeem met hESC’s en hiPSC’s verbeteren. Op die manier kan een uitgebreide kaart van vroege menselijke ontwikkeling worden gemaakt, en kunnen nieuwe oorzaken en oplossingen ontdekt worden voor abnormale orgaanvorming als gevolg van genetische aandoeningen. Parallel zullen de onderzoekers de ethische problemen onderzoeken die worden veroorzaakt door deze embryonale modellen om ervoor te zorgen dat het model verantwoord kan worden gebruikt in onderzoek.

Alexander van Oudenaarden is directeur van het Hubrecht Institute, hoogleraar Kwantitatieve Biologie van Genregulatie bij het Universitair Medisch Centrum Utrecht en de Universiteit Utrecht, en Oncode Investigator.