Samenvatting

In september 2023 maakte een team onder leiding van prof. Jacob Hanna van het Weizmann Institute of Science in Israël wereldnieuws door een complete, embryo-achtige structuur te kweken uit stamcellen — geheel zonder gebruik van sperma, eicellen of een baarmoeder. De studie werd op 6 september 2023 gepubliceerd in het tijdschrift Nature en wordt beschouwd als een belangrijke stap in het ontrafelen van de “zwarte doos” van de vroegste menselijke ontwikkeling. Het werk liet niet alleen zien dat embryo-achtige structuren spontaan uit losse stamcellen kunnen ontstaan, maar opende ook een reeks ethische, medische en juridische vragen over de status van deze synthetische modellen.

Wie is Jacob Hanna?

Prof. Jacob (Yaqub) Hanna werd geboren op 26 augustus 1979 in Rameh, Israël, en is een Palestijns-Israëlische bioloog. Hij is hoogleraar in de afdeling Moleculaire Genetica aan het Weizmann Institute of Science in Rehovot. Hanna studeerde aan de Hebreeuwse Universiteit van Jeruzalem en deed postdoctoraal werk aan onder andere het Whitehead Institute (MIT) bij Rudolf Jaenisch, een pionier op het gebied van embryonale stamcellen. Hij ontving meerdere prestigieuze prijzen, waaronder de Krill Prize (2012), de Rappaport Prize (2013), de Kimmel Prize (2014), werd in 2018 verkozen tot lid van EMBO, ontving de IVI Foundation Award (2023) en in 2025 de Nakasone Award. Zijn laboratorium richt zich op celreprogrammering, embryonale stamcellen en synthetische embryomodellen — precies het terrein waarop de hier besproken doorbraak werd gerealiseerd.

De Onderzoeksvraag

De eerste weken na de bevruchting — tussen conceptie en ongeveer dag 14 — zijn cruciaal voor de embryonale ontwikkeling, maar ook slecht begrepen. In deze periode ontstaan de eerste orgaanstructuren, en fouten in dit proces zijn een belangrijke oorzaak van miskramen en aangeboren afwijkingen. Tegelijkertijd gelden wereldwijd wettelijke beperkingen: in veel landen is experimenteel onderzoek aan echte menselijke embryo’s maximaal 14 dagen toegestaan, waardoor juist deze kritieke fase onderbelicht blijft. De ambitie van Hanna’s team was om synthetische embryomodellen te bouwen die ethisch en juridisch toelaatbaar zijn, maar die de biologie van deze fase zo getrouw mogelijk nabootsen.

Methode: Uit Naïeve Stamcellen een Embryo Bouwen

Het onderzoek bouwde voort op eerder werk van Hanna’s groep uit 2022, waarin het team er als eerste in slaagde om synthetische muizen-embryo’s uit stamcellen te kweken — een doorbraak die in 2023 in Cell werd gepubliceerd. De nieuwe studie paste dezelfde principes toe op menselijke cellen.

Startmateriaal: Naïeve Stamcellen

In tegenstelling tot wat vaak wordt gesuggereerd, gebruikte het team geen “huidcellen” maar naïeve (pluripotente) stamcellen — dit zijn cellen die in staat zijn om uit te groeien tot vrijwel elk weefseltype van het lichaam. Deze stamcellen werden in het lab zodanig gere programmeerd dat ze hun potentie behielden. Het uitgangspunt was dus een flexibele, maar geen gedifferentieerde lichaamscel.

Chemische Sturing naar Vier Celtypes

Vervolgens werden deze stamcellen met behulp van chemicaliën gestimuleerd om zich te specialiseren tot vier celtypes die normaal in het vroegste stadium van een menselijk embryo voorkomen:

1. Epiblast-cellen — de cellen die uitgroeien tot het embryo zelf (ofwel de foetus).
2. Trofoblast-cellen — de cellen die zich ontwikkelen tot de placenta.
3. Hypoblast-cellen — voorlopercellen van de dooierzak.
4. Extra-embryonaal mesoderm — bindweefsel dat de verbinding vormt tussen embryo en placenta.

Zelfassemblage in de Juiste Verhouding

In totaal werden ongeveer 120 van deze cellen in een zorgvuldig gekozen verhouding gemengd in een kweekmedium. Vervolgens lieten de onderzoekers het mengsel los: zonder verdere interventie begon ongeveer 1% van de mengsels spontaan te zelfassembleren tot een structuur die sterk lijkt op een menselijk embryo van circa 14 dagen oud.

Een Bijzondere Proef

In een opvallende test bleek dat deze synthetische embryo-achtige structuren hormonen produceerden — waaronder humaan choriongonadotrofine (hCG) — die een standaard zwangerschapstest positief deden slaan. Dat is een sterke functionele aanwijzing dat de modellen niet alleen structureel, maar ook moleculair een vroeg-embryonaal stadium nabootsen.

Resultaten: Een “Textbook Image” van Dag 14

De onderzoekers benadrukken dat hun modellen niet identiek zijn aan echte embryo’s, maar dat ze in structuur verrassend goed lijken op een klassieke afbeelding uit een embryologie-handboek van een embryo op dag 14. De structuren bevatten de juiste celtypes in de juiste organisatie, inclusief de holtes (lacunae) waar in een echt embryo bloed van de moeder de placenta binnenstroomt om voedingsstoffen aan de foetus te leveren. De experimenten werden bewust gestopt zodra de modellen het equivalent van dag 14 bereikten, om de wereldwijde wettelijke limiet voor embryonale experimenten te respecteren.

Betekenis en Toepassingen

Het werk van Hanna’s team heeft directe implicaties voor diverse onderzoeksgebieden:

• Miskraam-onderzoek: Veel miskramen vinden plaats in de eerste weken van de zwangerschap, een fase die tot nu toe moeilijk te bestuderen was. Synthetische modellen bieden een manier om de biologische oorzaken te onderzoeken.
• Aangeboren afwijkingen: Vroege ontwikkelingsstoornissen, zoals die van het hart of de neurale buis, kunnen in deze modellen worden bestudeerd zonder echte embryo’s te gebruiken.
• IVF-optimalisatie: Door inzicht in vroege embryonale processen kunnen IVF-procedures en kweekmedia worden verbeterd.
• Medicijnonderzoek: De modellen bieden een platform om de veiligheid en werkzaamheid van nieuwe geneesmiddelen in een vroeg-embryonale context te testen.
• Genetische ziekten: Onderzoekers kunnen de vroege stadia van erfelijke aandoeningen bestudelen en mogelijk interventies ontwikkelen.

Ethische en Juridische Vragen

Het werk opent een complexe reeks ethische en juridische vragen:

• Status van synthetische embryo’s: De modellen lijken op embryo’s, maar zijn het niet. De wetgeving heeft deze tussencategorie nog niet gedefinieerd, wat een wettelijk vacuüm creëert.
• Implantatieverbod: Het is op vrijwel alle plaatsen illegaal om deze synthetische structuren in een menselijke baarmoeder te implanteren. Het is onduidelijk hoe lang ze zouden kunnen blijven groeien als ze niet worden gestopt.
• Internationale regulering: Verschillende landen hebben verschillende regels. Sommige rechtsgebieden beschouwen alle embryo-achtige structuren als embryo’s, andere maken onderscheid tussen synthetische en natuurlijke embryo’s.
• Ethische richtlijnen: De International Society for Stem Cell Research (ISSCR) heeft richtlijnen opgesteld voor onderzoek met synthetische embryo’s, die voortdurend worden herzien naarmate de technologie vordert.

Concurrentie en Context

Het werk van Hanna maakte deel uit van een bredere internationale wedloop in synthetische embryologie. Een team onder leiding van prof. Magdalena Żernicka-Goetz aan de Universiteit van Cambridge en Caltech presenteerde in juni 2023 onafhankelijke resultaten op een conferentie, eveneens op basis van stamcellen zonder sperma of eicellen. De twee groepen bereikten vergelijkbare resultaten via enigszins verschillende methoden, wat de robuustheid van de bevindingen ondersteunt.

Beperkingen en Open Vragen

Ondanks de doorbraak blijven er belangrijke beperkingen en vragen:

• Niet identiek aan echte embryo’s: Hoewel de modellen sterk lijken op echte embryo’s, zijn ze niet perfect. Er zijn subtiele verschillen in genexpressie en ontwikkelingsdynamiek.
• Beperkte efficiëntie: Slechts ongeveer 1% van de kweekexperimenten leidde tot succesvolle zelfassemblage, wat de efficiëntie van het proces beperkt.
• Beperkte duur: De modellen werden slechts tot dag 14 gekweekt, wat de limiet is van wat internationaal als moreel aanvaardbaar wordt beschouwd. Het is onbekend of ze langer zouden kunnen overleven.
• Geen bewijs van volledige potentie: Het is onduidelijk of deze modellen ooit het potentieel hebben om zich tot een volledig individu te ontwikkelen — en dat is ook niet het doel.

Conclusie

De studie van Jacob Hanna en collega’s markeert een keerpunt in de embryologie. Door aan te tonen dat complete embryo-achtige structuren kunnen ontstaan uit naieve stamcellen zonder sperma, eicellen of baarmoeder, opent het onderzoek de deur naar een nieuw tijdperk van studie naar de vroegste fasen van menselijk leven. Tegelijkertijd dwingt het werk de samenleving, wetgevers en bio-ethici om de definities van embryo, leven en morele status in de context van snel voortschrijdende biotechnologie te heroverwegen.

Referenties

1. Scientists grow whole model of human embryo, without sperm or egg bbc.com
2. Jacob Hanna — Wikipedia en.wikipedia.org
3. Complete human day 14 post-implantation embryo models from naive ES cells nature.com
4. Most advanced synthetic human embryo models yet spark controversy nature.com
5. Scientists create model human embryo lasting 14 days, without eggs, sperm or a womb sciencefocus.com
6. Building life in the lab: Jacob Hanna and the synthetic embryo revolution adamspencer.com.au
7. The astonishing embryo models of Jacob Hanna technologyreview.com

Bronnen

1. Jacob Hanna Lab. https://www.weizmann.ac.il/molgen/hanna/
2. Complete human day 14 post-implantation embryo models …. https://www.nature.com/articles/s41586-023-06604-5
3. Most advanced synthetic human embryo models yet spark …. https://www.nature.com/articles/d41586-023-01992-0
4. Building life in the lab: Jacob Hanna and the synthetic embryo …. https://www.adamspencer.com.au/post/building-life-in-the-lab-jacob-hanna-and-the-synthetic-embryo-revolution
5. Jacob Hanna. https://en.wikipedia.org/wiki/Jacob_Hanna
6. Scientists grow whole model of human embryo, without …. https://www.bbc.com/news/health-66715669
7. Scientists create model human embryo lasting 14 days …. https://www.sciencefocus.com/news/synthetic-human-embryo-14-days
8. The astonishing embryo models of Jacob Hanna. https://www.technologyreview.com/2025/10/21/1125523/jacob-hanna-israel-synthetic-embryo-models/