Van pluripotente stamcellen kun veel verschillende celtypen maken, maar mooier is natuurlijk om totipotente stamcellen te maken, waarmee je alle celtypen in een organismen kunt maken. Onderzoekers van, onder meer, het Helmholtzcentrum in Duitsland schijnen nu een idee te hebben hoe die pluripotente stamcellen worden omgeprogrammeerd tot totipotente stamcellen.
In de eerste fase van een embryonale ontwikkeling hebben de cellen, zoals dat heet, de grootste celplasticiteit: ze kunnen zich dan nog ontwikkelen tot vele celtypen. De bevruchte eicel heeft de grootste celplasticiteit wat betekent dat die zich tot alle celtypen in een organisme kan ontwikkelen. Ook de twee cellen na de eerste delen hebben die grootste celplasticiteit. Ze zijn ’tot alles in staat’ (totipotent), dus ook tot het vormen van cellen voor buitenembryonaal weefsel zoals de moederkoek. Later verliezen embryonale stamcellen dat vermogen en heten dan pluripotent.
In een kweek van embryonale stamcellen is er altijd een klein deel (1%) dat spontaan totipotent wordt. Maria-Elena Torres-Padilla van het Helmholtzcentrum en medeonderzoekers hebben eens uitgezocht wat de moleculaire kenmerken zijn van deze tot totipotente stamcellen omgevormde embryonale cellen. Ze probeerden er zo achter te komen hoe de veranderingen in celplasticiteit in hun werk gaan. Uiteindelijk is het de bedoeling om ze in vitro te kunnen maken.
Om te beginnen vergeleken ze de genexpressie tussen de embryonale stamcellen en de wat zij noemden 2CL-cellen. Daartoe maakten ze gebruik van de expressie van het MERVL-gen dat voor een lichtgevend eiwit codeert en alleen in 2CL-cellen actief hoort te zijn. Zo haal je de totipotente cellen er onmiddellijk uit. De onderzoekers vergeleken de expressie in beide celtypen. Zo konden ze de genexpressie zien veranderen van de embryonale stamcellen naar de totipotente.

Zscan4

Ze ontdekten dat het gen Zscan4 steeds actiever werd. Aan dat gen hingen ze ook een kleurtje, rood dit keer. Het bleek dat het Zscan4-gen eerder actief werd dan het MERVL-gen in de overgang van pluri- naar totipotent. “Dit gegeven gecombineerd met de transcriptoomgegevens (welke genen zijn actief; as) toonde aan dat er een tussenstap is voor het 2CL-cellen worden”, zegt Torres-Padilla. “Dit vergroot onze kennis van de mechanismes bij celplasticiteit.”
Om te kijken welke regelaars in het chromatine (DNA met zijn ‘verpakking’ van activiteitregulerende histonen) werden 1000 genen ‘onklaar’ gemaakt om te zien wat dat voor een effect op de totipotente cellen had. Uit die proeven bleek dat er vele nog niet eerder geidentificeerde eiwitten meewerken aan het ontstaan van de totipotente cellen. Het bleek ook dat het verminderen van een bepaalde chromatinefactor (EP400/Tip60) leidde tot een grotere opbrengst aan totipotente cellen.

Bron: Science Daily