Na drie jaar van nachtelijke bezoeken, kreeg hij er genoeg van. Voortbouwend op het werk van anderen, werkte hij samen met zijn aanstaande vrouw, Ruth Fowler, om een systeem te ontwikkelen waarmee hij de dieren overhaalde om overdag te ovuleren. Door bepaalde combinaties en doses hormonen toe te dienen, kon hij het aantal eicellen dat de muizen produceerden en het tijdstip van de ovulatie regelen. Bovendien breidde hij zijn eerdere werk uit door uit te zoeken hoe slapende eicellen uit een eierstok tot rijping konden worden gebracht – buiten het lichaam van het vrouwtje. Deze en andere experimenten stelden de timing vast van veel belangrijke stappen in de bevruchting en de daaropvolgende gebeurtenissen die nodig zijn voor de voortplanting, zoals de innesteling van het embryo in de baarmoeder.
De successen waren een voorbode van zijn latere werk bij mensen en legden er de basis voor. Veel van het inzicht dat hij verkreeg in het voortplantingssysteem van muizen en zijn groeiend vermogen om gebeurtenissen te manipuleren die cruciaal zijn voor de bevruchting en de groei van embryo’s, gaven hem een voorsprong op de uitdagingen waarvoor hij later kwam te staan, toen hij zich geconfronteerd zag met de taak om menselijke onvruchtbaarheid te overwinnen. Al heel vroeg realiseerde hij zich dat als hij zijn werk van muizen naar mensen kon vertalen, hij misschien problemen van menselijke onvruchtbaarheid kon aanpakken en genetische afwijkingen kon diagnosticeren nog voordat een embryo zelfs maar was geïmplanteerd.
Hij haalde verschillende gynaecologen over om hem plakjes van menselijke eierstokken te geven van vrouwen die om medische redenen een operatie moesten ondergaan. Uit deze weefselmonsters haalde hij eicellen die nog geen toegewijde stap in de richting van ovulatie hadden gezet. Hoewel onderzoekers er met sommige diersoorten in geslaagd waren deze prestatie te leveren, waren pogingen met menselijke eicellen mislukt. Volgens de gangbare wijsheid zou dit proces 12 uur duren, maar na deze tijd bleven de eicellen stil liggen, zonder enige aanwijzing dat ze ook maar in de buurt van rijpheid waren gekomen. Hij begon zich af te vragen of 12 uur wel lang genoeg was en begon steeds langer te wachten alvorens de schijnbaar inerte eieren op te geven. Uiteindelijk werden de chromosomen zichtbaar – een van de belangrijkste stappen in de rijping – na 25 uur. Hij documenteerde de opeenvolging van gebeurtenissen tijdens de rijping van menselijke eicellen in een reageerbuis, en kwam tot de conclusie dat het ongeveer 37 uur duurde voordat eicellen rijp waren.
Toen ontdekte hij dat andere populaire ideeën ook gebreken vertoonden. Wetenschappers dachten dat sperma eerst moest worden blootgesteld aan afscheidingen in het voortplantingskanaal van de vrouw voordat het geschikt was voor bevruchting. Maar Edwards toonde aan dat sperma vers uit het ejaculaat van een man wel werkte. Daarmee had hij een bevruchting bereikt die zich volledig buiten het lichaam van de vrouw afspeelde, en hij publiceerde deze vooruitgang in 1969.
Hoewel hij dit succes ook vierde, realiseerde hij zich dat er nog een belangrijke wegversperring overbleef. Andere onderzoekers hadden aangetoond dat bevruchte dierlijke eicellen die in kweekschaaltjes waren gerijpt, zich een tijdje ontwikkelden en dat de embryo’s daarna stierven. Edwards had eicellen nodig die in de eierstok waren gerijpt – niet in een reageerbuis.
Op zoek naar oplossingen, dook hij in de literatuur. Hij leerde over het chirurgisch werk van Patrick Steptoe. In die tijd was een operatie, een laparotomie genaamd, de standaard manier om het voortplantingskanaal van een vrouw te onderzoeken. Chirurgen openden de buikholte zodat zij de weefsels en organen konden bekijken en voelen. Op die manier probeerden zij diagnoses vast te stellen die niet konden worden vastgesteld met minder invasieve tests zoals röntgenfoto’s en hormoonmetingen.
In de late jaren zestig werd een veiliger en minder indringend middel ontwikkeld om in de buikholte te gluren. Deze methode werd laparoscopie genoemd, waarbij slechts een kleine incisie nodig was. Met deze techniek brachten chirurgen een telescoopachtig apparaat in om de inwendige organen en weefsels te bekijken. Steptoe had vloeistoffen verzameld uit de voortplantingsorganen van vrouwen – waarom geen eicellen?
Edwards en Steptoe kwamen in 1968 bij elkaar en besloten dat Steptoe de gerijpte eicellen rechtstreeks bij vrouwen zou verkrijgen via laparoscopie. Hij zou eicellen rechtstreeks uit de eierstok moeten halen zonder ze te beschadigen. Om te weten wanneer de procedure moest worden uitgevoerd, zouden zij hormonen gebruiken om de menstruatiecyclus te controleren en de ovulatie te stimuleren. Op een kritiek moment tegen het einde van het rijpingsprogramma zou Steptoe de eicellen verzamelen en vervolgens zou Edwards proberen deze eicellen in een kweekschaaltje te bevruchten met het geëjaculeerde sperma van de potentiële vader. Als de tijdschattingen van Edwards juist waren, zouden de eicellen zich in een perfect stadium bevinden om het sperma te verwelkomen.
Dit proces werkte, en bevruchte eicellen verdubbelden verschillende malen, en ontwikkelden zich tot het punt waarop de embryo’s bestonden uit acht en zestien cellen. In 1971 had het team het embryo zover gekregen dat het zich ontwikkelde voorbij deze eerste celdelingen, tot het punt waarop men onderscheid kon maken tussen de cellen die de foetus zouden worden en de cellen die de placenta zouden worden. Het creëren en kweken van embryo’s in het laboratorium was routine geworden. Het team besloot dat het tijd was om te proberen ze via het baarmoederhalskanaal over te brengen naar hun moeders.
Het overbrengen van embryo’s naar onvruchtbare moeders begon in 1972. In het begin van de jaren zeventig ontstonden verschillende kortstondige zwangerschappen, en Edwards vroeg zich af waarom deze embryo’s spontaan aborteerden. Hij realiseerde zich dat de hormoonbehandelingen gebrekkig waren. Hoewel de hormonen de vorming van meerdere eicellen stimuleerden en de kans op succes verhoogden door de kans op bevruchting en daaropvolgende innesteling te vergroten, zorgden ze er ook voor dat de baarmoeder zijn bekleding afstootte precies op het moment dat het embryo zich moest innestelen. Edwards en Steptoe veranderden het hormoonregime en zorgden voor een zwangerschap. Helaas nestelde het embryo zich in een eileider, en Steptoe moest deze buitenbaarmoederlijke zwangerschap met 13 weken beëindigen. Ze besloten de menstruatiecyclus helemaal niet meer te manipuleren. Maar als ze geen vruchtbaarheidsmedicijnen zouden geven, zou het lichaam van de vrouw slechts één eicel per cyclus produceren.
Nog steeds besloten ze deze sprong te wagen. Als ze precies wisten wanneer het eitje zou rijpen, zo redeneerden ze, zou Steptoe het op precies dat moment kunnen pakken. Ze voorspelden wanneer de vrouw zou ovuleren door de concentratie van een bepaald hormoon in haar urine te meten, het luteïniserend hormoon (LH). Een bepaalde tijd later voerde Steptoe de laparoscopie uit en haalde hij het eitje weg. Zijn techniek was zo ver gevorderd dat hij er meestal in slaagde – ook al had hij nu maar één enkel doelwit.
In de herfst van 1976 ontmoetten Edwards en Steptoe de Browns, en kwamen overeen hun procedure uit te proberen op Lesley Brown, die geen eileiders had. Op 9 november 1977 steeg het verklikkerlicht LH en de volgende dag namen ze de eicel en bevruchtten die. Op 25 juli werd Louise Brown geboren. De eerste ‘reageerbuisbaby’ was geboren.
Tijdens het decennium dat aan dit monumentale succes voorafging, woedde er een ethische strijd rond het werk van Edwards en Steptoe. Veel mensen geloofden dat de conceptie heilig was en dat embryo’s volledige rechten hadden vanaf het moment van bevruchting. Sommige wetenschappers waren bezorgd dat abnormale kinderen zouden voortkomen uit embryo’s die in een reageerbuis waren gecreëerd, en beschuldigden Edwards en Steptoe ervan hun patiënten te misleiden met valse hoop. Edwards mengde zich in deze discussies over zijn werk, en publiceerde het eerste artikel over de ethiek van IVF in 1971 met de jurist David Sharpe. In dat artikel bespraken zij de mogelijkheid om onvruchtbaarheid te verlichten, het gebruik van pre-implantatie genetische diagnose om geslachtsgebonden medische aandoeningen te vermijden, de mogelijkheid om embryo’s te modificeren, en andere kwesties die zelfs nu, 30 jaar later, nog steeds aan de orde zijn.
Edwards was medeoprichter van een van de eerste IVF-klinieken ter wereld in Bourn Hall, Cambridge in 1980. In datzelfde jaar werd in de Verenigde Staten één ‘reageerbuisbaby’ geboren. In 1990 steeg dit aantal in de Verenigde Staten tot 4000, en in 1998 tot 28.500. De IVF-babyboom explodeert overal ter wereld op dezelfde wijze.
Edwards en Steptoe’s werk heeft geleid tot een verscheidenheid van nieuwe technieken die tot diep in de wereld van de voortplantingswetenschap zijn doorgedrongen. Onvruchtbaarheid is nu zelden nog een probleem voor de medische wereld. Omdat artsen nu een enkel sperma in een eicel kunnen injecteren, kunnen zowel onvruchtbare mannen als onvruchtbare vrouwen kinderen krijgen. Met deze vooruitgang, die Intracytoplasmatische Sperma Injectie (ICSI) wordt genoemd, kunnen zelfs mannen met een klein aantal zaadcellen vader worden van baby’s. Het werk van Edwards legde de basis voor pre-implantatie genetische diagnose. Wetenschappers kunnen testen of een embryo een erfelijke ziekte draagt voordat ze het in de moeder afzetten.
Robert Edwards werd in de loop van zijn carrière geconfronteerd met vele wetenschappelijke, culturele en ethische obstakels. De morele dilemma’s pakte hij weloverwogen aan, de wetenschappelijke dilemma’s met creatieve geest en toewijding. Telkens als hij op een wegversperring stuitte, krabde hij zich op het hoofd en bedacht mogelijke manieren om deze te omzeilen. Door zorgvuldige observatie en klinische exploratie, volhardden hij en Steptoe en slaagden zij erin een heel vakgebied en het leven van miljoenen mensen te transformeren.
door Evelyn Strauss
Kernpublicaties van Robert Edwards
Fowler, R.E. and Edwards, R.G. (1957). Induction of superovulation and pregnancy in mature mice by gonadotrophions. J. Endocrin. 15, 374-384.
Edwards, R.G. (1965). Maturation in vitro of mouse, sheep, cow, pig, rhesus monkey and human ovarian oocytes. Nature. 208, 349-351.
Cole, R.J., Edwards, R.J., and Paul, J. (1966). Cytodifferentiation and embryogenesis in cell colonies and tissue cultures derived from ova and blastocysts of the rabbit. Dev. Biol. 13, 385-407.
Gardner, R.L. and Edward, R.J. (1968). Control of the sex ratio at full term in the rabbit by transferring sexed blastocysts. Nature 218, 346-349.
Edwards, R.G., Bavister, B.D., and Steptoe, P.C. (1969). Early stages of fertilization in vitro of human oocytes matureed in vitro. Nature. 221, 632-635.
Steptoe, P.C. and Edwards, R.G. (1978). Geboorte na reïmplantatie van een menselijk embryo. Lancet. 2, 366.
Edwards, R. G., Steptoe, P.C., and Purdy, J. M. (1980). Establishing full-term human pregancies using cleaving embryos grown in vitro. Br. J. Obstet. Gynaecol. 87, 737-756.
Steptoe, P.C., Edwards, R.G., and Purdy, J. M. (1980). Clinical aspects of pregnancies established with cleaving embryos grown in vitro. Br. J. Obstet. Gynaecol. 87, 757-768.
Edwards, R.G. (1981). Baby’s uit de reageerbuis, 1981. Nature. 29, 253-256.
Edwards, R.G. (1997). Recent scientific and medical advances in assisted human conception. Int. J. Dev. Biol. 41, 255-262.