Variatie in wanneer en hoe cellen delen bevordert gezonde ontwikkeling van embryo’s

Een embryo bestaat uit cellen. Deze cellen delen om nieuwe cellen te maken, waardoor het embryo groeit. Hoe en wanneer ze delen verschilt. Ook de manier waarop cellen met elkaar interacteren verschilt. Onderzoekers dachten altijd dat deze variatie een obstakel vormde voor goede ontwikkeling van het embryo en dat het daarom moest worden gereguleerd. Nu heeft de Hiiragi groep een studie gepubliceerd in Science die het tegenovergestelde suggereert.

Ontwikkeling van embryo’s

“We ontdekten dat de willekeur in wanneer en hoe cellen delen een embryo eigenlijk helpt om zich goed te ontwikkelen,” zegt Dimitri Fabrèges, een postdoc onderzoeker uit de Hiiragi groep. Samen met zijn collega’s bestudeerde hij embryo’s van muizen, konijnen en apen. Ze waren verrast door wat ze ontdekten. “Hoewel de timing van de celdelingen willekeurig was, vormden de embryo’s nog steeds georganiseerde en functionele structuren,” legt Fabrèges uit.

Interacterende cellen

Elke keer dat cellen zich delen en nieuwe cellen maken, groeit een embryo. De cellen moeten daarna hun plaats innemen binnen het embryo om samen een georganiseerde structuur te vormen. De Hiiragi groep gebruikte zogenaamde morphomaps om bij te houden hoe cellen zich steeds opnieuw schikken tijdens de ontwikkeling. Daarnaast analyseerden ze hoe de cellen fysiek met elkaar interacteren om een structuur te vormen – ook wel topologie genoemd, en hoe dit in de loop van de tijd verandert en het embryo vormgeeft.

Gezonde ontwikkeling

De onderzoekers ontdekten dat een hogere variatie in celdeling leidt tot een optimalere schikking van cellen in het embryo. Dit bevordert gezonde ontwikkeling. “Ons werk doet vermoeden dat de variatie in wanneer en hoe cellen zich delen en hoe ze met elkaar interacteren niet alleen wordt gedoogd in het groeiende embryo; het speelt zelfs een functionele rol bij het bevorderen van een robuuste ontwikkeling,” vertelt Fabrèges.

Welzijn van embryo’s

Deze resultaten staan haaks op wat tot nu toe werd gedacht. “De rol van variatie in embryonale ontwikkeling wordt in ons onderzoeksveld volledig over het hoofd gezien. Maar nu hebben we laten zien dat het juist zorgt voor een nauwkeurigere en robuustere ontwikkeling van weefsel,” zegt Fabrèges. Hij en zijn collega’s hopen dat hun onderzoek andere onderzoekers aanmoedigt om de potentie van variatie in te zien. “Het is zelfs mogelijk dat variatie en topologie nauwkeurige voorspellers zijn van het welzijn van een embryo. Dat zou aanzienlijke impact hebben op voortplantingstechnologie,” concludeert hij.

Publicatie

Temporal variability and cell mechanics control robustness in mammalian embryogenesis. Dimitri Fabrèges, Bernat Corominas Murtra, Prachiti Moghe, Alison Kickuth, Takafumi Ichikawa, Chizuru Iwatani, Tomoyuki Tsukiyama, Nathalie Daniel, Julie Gering, Aniek Stokkermans, Adrian Wolny, Anna Kreshuk, Véronique Duranthon, Virginie Uhlmann, Edouard Hannezo, Takashi Hiiragi. Science, 2024.