Het stamcelwormpje van muizenstamcellen (afb: EPFL)

Het proces van een bevruchte eicel tot een levend wezen met een grote variëteit aan verschillende cellen in de baarmoeder is een ingewikkeld proces. Toch kunnen klompjes ongeorganiseerde cellen in een petrischaaltje met een minimum aan instructies uit zichzelf een proces op gang brengen. Uit embryonale stamcellen van muisjes groeiden een soort ‘banaantjes’ met iets dat op een embryonale ontwikkeling van een muis lijkt. Kennelijk hebben die cellen ‘voorkennis’, het is alleen de vraag waar dat ‘geheugen’ van die cellen dan zit.

In 2014 zagen onderzoekers dat minuscule klonteringen van zo’n 300 muizenstamcellen zichzelf organiseerden tot een wormachtige vorm in de aanwezigheid van voedingsstoffen en van een verbinding die het Wnt-gen activeert (een sleutelgen in de embryonale ontwikkeling). In een nieuwe artikel van dezelfde onderzoekers rond ontwikkelingsbioloog Alfonso Martinez van de universiteit van Cambridge (Eng) beschrijven ze hoe de verschillende typen cellen zich ontwikkelen in de wormvormige structuur. De cellen organiseren zichzelf langs een as waardoor het embryo uiteindelijk een kop en een staart krijgt, een links en een rechts, een boven en onder.
“Het zijn net banaantjes”, zegt mede onderzoeker Denis Duboule van de universiteit van Genève en van de polytechnische hogeschool in Lausanne EPFL (allebei Zwitserland). “Je verwacht een rotzooitje, een soort tumor, maar nee, je krijgt iets dat hogelijk georganiseerd is.” Als de onderzoekers de genexpressie bekeken (welke gen is actief en welke niet) van de verschillende typen cellen, dan ontdekten ze een patroon dat vrij overeenkomstig is met dat van een muizenembryo.
Die wormpjes (gastruloïden noemen de onderzoekers ze, een verwijzing naar darmen) lijken natuurlijk in de verste verte niet op een gewoon muizenembryo. Het opmerkelijkste aan die wormpjes/banaantjes is, vinden de onderzoekers, dat ze geen kop hebben, maar omdat ze zo makkelijk te kweken zijn kunnen ze misschien dienen als studiemateriaal voor wat er verandert in de cellen gedurende de embryonale groei.

Mutaties

De onderzoekers gebruiken ze nu voor het bestuderen van de ontwikkeling van meervoudige genetische mutaties. In muizenembryo’s schijnt dat lastig te zijn, zelf met de moderne knip- en plaktechnieken van genen (CRISPR). Duboule is vooral geïnteresseerd in de gevolgen van mutaties in de Hox-genfamilie. Die bepalen de ontwikkeling van de diverse celtypen in het ruggenmerg van gewervelde dieren.
Het valt nog te bezien of dezelfde ’truc’ ook werkt bij menselijke stamcellen. Als dat zo is dan zou een bekeken kunnen worden welke genetische fouten de embryonale ontwikkelingen in het honderd gooien.

Bron: Science