Susanne van den Brink voelt zich inmiddels goed thuis in Amsterdam, waar ze haar zoektocht naar de bloedvormende stamcel voortzet. Ze werkt aan een nieuwe techniek.
NEMO Kennislink volgt al een paar jaar het onderzoek van Susanne van den Brink naar embryo-modellen, de zogenaamde gastruloïden. Inmiddels heeft ze weer voet aan de grond in Nederland en werkt ze bij Sanquin aan bloedvormende stamcellen voor patiënten die een beenmergtransplantatie nodig hebben. Stukje bij beetje komt dat doel in zicht. In deze update vertelt ze over een nieuwe techniek die haar kan helpen om eerdere resultaten te checken.
“We hebben al heel wat gave dingen ontdekt”, zegt Susanne over haar onderzoek naar gastruloïden. Dat zijn kleine embryo-achtige structuren (modellen) gemaakt van embryonale stamcellen, die belangrijke aspecten van de vroege embryonale ontwikkeling nabootsen. Veel kan ze over dat onderzoek helaas nog steeds niet zeggen: ze moet alle resultaten eerst heel grondig checken, tot ze klaar zijn om te worden gepubliceerd in een wetenschappelijk tijdschrift.
Google Maps
Om haar bevindingen te bevestigen zet Susanne een nieuwe techniek op: Visium HD spatial transcriptomics. Daarmee kan ze in kaart brengen welke genen cellen tot expressie brengen. Dat zit zo: elke cel heeft zijn eigen functie, die tot uiting komt in een specifieke set van eiwitten. De blauwdruk van die eiwitten staat in het DNA. Een stukje DNA dat codeert voor een eiwit is een gen. Door te bepalen welke genen tot expressie komen in een cel, weten we dus welke eiwitten in die cel een rol spelen, en wat de functie van die cel is.
Dankzij die nieuwe techniek kan Susanne in alle cellen van een plakje weefsel tegelijkertijd de genexpressie bepalen. “Eigenlijk is het een soort Google Maps van organen”, zegt Susanne. “Zo kunnen we in kaart brengen hoe cellen binnen die organen georganiseerd zijn, en welke functie ze hebben.”
Unieke code
Dat is een hele verbetering met de eerdere werkwijze, zegt Susanne. “Voorheen deden we RNA staining: het aankleuren van verschillende weefsels met een kleurstof die bindt aan RNA.” Dat is het boodschappermolecuul, dat specifieke instructies overbrengt van het DNA naar de ribosomen, de eiwitfabriekjes in de cel. “Maar omdat onderzoekers voor RNA staining een microscoop moeten gebruiken, kunnen ze maar een beperkt aantal kleuren tegelijkertijd onderscheiden. Daardoor kun je maar een klein aantal genen screenen.” En dat geeft heel weinig informatie vergeleken met het hele genoom: bij de muis gaat het om wel achttienduizend genen.
Dankzij spatial transcriptomics kunnen onderzoekers al die genen tegelijk screenen. Dat werkt zo: op een speciaal glasplaatje zitten unieke DNA-barcodes in minuscule vakjes. “Elk vakje heeft een unieke code”, legt Susanne uit. “Als je een plakje op het glaasje legt, bindt het RNA uit het weefsel aan de barcode van elk vakje. Als je daarna het DNA van het glaasje afknipt en afleest, kun je precies reconstrueren waar in het weefsel welk gen tot expressie komt.” En dat geeft heel veel kennis: vooral als je op zoek bent naar de precieze plaats in een gastruloïde waar de bloedvormende cellen te vinden zijn.
Susanne en haar collega snijden de vriescoupes.
Susanne van den BrinkWimperharen
Zo ver is het nog niet, want het toepassen van deze techniek op gastruloïden blijkt niet zo makkelijk te zijn. Deze embryo-modellen zijn namelijk ongeveer een millimeter in doorsnee: zo klein dat je ze onmogelijk kunt vastpakken om in plakjes te snijden. Dat ligt anders bij een stukje weefsel, zegt Susanne. “Dat leg je in een bakje, je giet er een speciale vloeistof op, en vriest het in tot het een blokje is. Daar kun je met een snijapparaat, een cryotoom, heel dunne plakjes van snijden, de zogenaamde vriescoupes. Die leg je op glasplaatjes zodat je ze kunt bekijken.” Susannes gastruloïden zijn zo klein dat ze nauwelijks te hanteren zijn. En de speciale glasplaatjes voor deze techniek zijn zo duur dat je ieder plekje op het glasplaatje wilt gebruiken.
“We hebben urenlang geprobeerd om ze met behulp van wimperharen naast elkaar te leggen, maar het invriesspul is zo dik dat ze telkens verschoven”, zegt Susanne. Uiteindelijk kreeg ze het toch voor elkaar. “We deden eerst wat invriesvloeistof in de bolle kant van een plastic pipetje. Daar pipetteerden we heel voorzichtig de gastruloïden op.”
Vergelijken
Tot ze stuitte op de volgende uitdaging: de invriesvloeistof wordt wit, net als de gastruloïden. “Daardoor konden we in de vriescoupes niet meer zien waar de invriesvloeistof stopte en de gastruloïden begonnen. Dus hebben we ze gelabeld met kleine bolletjes van een soort suiker, met een blauwe kleurstof.” En dat werkte: Susanne kon haar embryo-modellen zien bij het aansnijden. Na een tijdje leverde dat perfecte vriescoupes op.
“Ik wil de techniek toepassen op gastruloïds en restembryo’s (die zijn overgebleven na een ivf-traject en gedoneerd zijn voor onderzoek, red.), zodat we ze gedetailleerd kunnen vergelijken”, zegt Susanne. Ze wil daarna andere Sanquin-medewerkers trainen. “Dan kunnen zij de techniek daarna ook gebruiken voor hun onderzoek, bijvoorbeeld om de organisatie van cellen te bestuderen in het beenmerg van patiënten met leukemie.”
Gastruloïden met blauwe kleurstof in een plastic pipetje.
Susanne van den BrinkVolgende stap
Nu de nieuwe techniek zo goed als werkt, gaat Susanne haar resultaten checken. Inclusief die van dat veelbelovende experiment, waarin ze onderzoek doet naar het deel van het embryo-model dat het tijdelijke embryonale bloed maakt. Die resultaten zouden volgens de studieboeken helemaal niet mogelijk zijn, en zouden de studieboeken herschrijven. Maar daarover vertelt ze ons een volgende keer graag meer.
Bloedzoekers
In een Spaans lab doet Susanne van den Brink onderzoek met embryo-modellen. NEMO Kennislink volgt haar lange en hobbelige zoektocht naar een manier om bloedvormende stamcellen te maken voor beenmergtransplantaties.
