Links een met enkelstrengs-DNA ‘geketende’ cel, rechts actief geworden na de toevoeging van P-DNA (afb: Nature)
Cellen krijgen van alle kanten signalen, waarop ze kunnen reageren. Dat kunnen wij ook, dachten onderzoekers van de Amerikaanse Northwestern-universiteit en ontwierpen een synthetisch signaalsysteem van peptide-DNA (DNA gecombineerd met kleine eiwitten) in combinatie met DNA-strengen, dat niet alleen dienstig zou kunnen zijn bij stamceltherapieën, maar ook bij de bestrijding van reuma, ziekte van Parkinson of bij weefselherstel, om maar wat te noemen.
Cellen krijgen constant instructies van stoffen in hun omgeving. Zo’n ‘instructie’ of signaal zou bijvoorbeeld kunnen zijn om bepaalde genen te activeren om zich, bijvoorbeeld, te delen of te differentiëren. Er is ook een tegengesteld signaal dat de cel opdraagt daar weer mee te stoppen. Je kunt het systeem naar believen aan en uit zetten. Het kan ook ingewikkelder, maar dit is het principe.
Tot nu was het niet mogelijk gebleken kunstmatige verbindingen te bedenken die iets dergelijks te weeg kunnen brengen. Het lijkt er op dat de Northwestern-onderzoekers, onder aanvoering van Samuel Stupp daar nu verandering in gebracht hebben.
De onderzoekers bleken niet alleen in staat met hun peptide-DNA/DNA stamcellen te sturen, maar ze verwachten dat hun P-DNA-‘instructeurs’ ook van dienst kunnen zijn om cellen en de celfuncties te sturen. Zo bleken ze in staat hersenstamcellen aan te zetten zich te delen en zich te ontwikkelen tot zenuwcellen en ook weer in omgekeerde richting.
Ruggenmerg
De onderzoekers stellen dat ze ook bij zenuwstamcellen in het ruggenmerg, die zich in zogeheten neurosferen ophouden, zich op ‘commando’ verspreiden en zich differentiëren. Als dat signaal wordt uitgezet, dan hergroeperen de cellen zich weer spontaan.
De onderzoekers denken dat hun vinding een brede toepassing zal kunnen vinden. Zo speculeren ze er op dat de peptide-DNA-moleculen zouden kunnen helpen bij de genezing van de ziekte van Parkinson. Met bestaande herprogrammeringstechnieken kunnen huidcellen van de patiënt worden omgezet in stamcellen. Met behulp van het synthetische signaalsysteem zouden die dan vervolgens weer in een petrischaaltje kunnen worden omgezet in dopamineproducerende hersencellen. Die cellen zouden dan in de hersens van patiënt kunnen worden ingebracht.
De gebruikte verbindingen zijn verschillende stukken DNA, elk met zijn eigen signaalfunctie. Om de signalen te activeren heb je de complementaire DNA-strengen nodig die gekoppeld zijn aan peptiden (kleine eiwitten). Een paar druppeltjes peptide-DNA (P-DNA) en er worden meer stamcellen geproduceerd.
Stupp: “Mensen vinden het prachtig om stamcelbehandeling te krijgen met hun eigen cellen om weefsel te herstellen. Dat wordt uiteindelijk mogelijk, maar je moet wel procedures hebben die effectief zijn in het vermeerderen en differentiëren van stamcellen. Onze techniek biedt die mogelijkheid.”
Voorlopig is het synthetische signaalsysteem alleen nog maar in glas uitgevoerd, met door DNA geketende cellen, maar volgens Stupp zal het in de toekomst zeker mogelijk zijn dat ook ‘in het echte leven’ toe te passen. De stamcellen zouden in het ziekenhuis kunnen worden geïmplanteerd, ingebed in het signaalmateriaal. De oplosbare moleculen (P-DNA), die de patiënt krijgt toegediend (Hoe?) zullen het signaal moeten geven tot de vermeerdering en differentiëring van de geïmplanteerde stamcellen
Bron: Science Daily