Het stukje DNA (iSN04) dat bindt aan het eiwit nucleoline blijkt de richting van de differentiëring van stamcellen te kunnen sturen (afb: Takaya et. al.)
In dit blog wordt altijd vrij losjes gesproken over het differentiëren (rijpen) van stamcellen. Dat is een proces waarin cellen zich omvormen tot gespecialiseerde cellen zoals spier- of hartcellen. Kennelijk valt die rijping enigszins te sturen, maar het stuur werkt niet perfect (verre van dat). Nu hebben onderzoekers in Japan met een stukje DNA (iSN04 genaamd), een aptameer noemen onderzoekers dat, van stamcellen van muizen hartcellen (uiteraard ook van muizen) gebruikt om dat proces te vergemakkelijken.
Een aptameer is een stukje enkelstrengig DNA dat zich bindt aan andere stoffen zoals eiwitten. In dit geval moest het aptameer de signaalketen die nodig is voor de rijping sturen. De onderzoekers ontdekten dat een zogeheten antinucleolineaptameer (=iSN04) uit spiercellen dat zich hecht aan nucleoline er voor zorgt dat stamcellen zich heel precies ontwikkelen tot hartspiercellen. Nucleoline is een eiwit dat een rol speelt in die celdifferentiëring
“Eerder hadden we al ontdekt dat iSN04 bevordert dat spiervoorlopercellen rijpen tot skeletspiercellen”, zegt Tomohide Takaya van de Shinshu-universiteit. “We veronderstelden dat dat aptameer ook de differentiëring van geïnduceerde pluripotente stamcellen tot hartspiercellen zou kunnen bevorderen om nieuw hartweefsel te maken.”
Muisstamcellen
De onderzoekers probeerden het bij embryonale en geinduceerde pluripotente stamcellen van muisjes. Dat leek aanvankelijk niet te lukken, maar als de pluripotente stamcellen vijf dagen in differentiëringsomstandigheden hadden vertoefd dan bleken bepaalde genen geactiveerd te worden en vormden die stamcellen uiteindelijk kloppende hartcellen.
Takay: “We ontdekten twee manieren waarop iSN04 interfereerde met nucleoline waardoor aanvankelijk de differentiëring niet lukte en later wel. Het aptameer stuurt de locatie van dat eiwit tussen het cytoplasma (de celvloeistof; as), het celmembraan en de kern. Dat leidt tot de activering van de Wnt-signaalroute die bepalend is voor de differentiëring.”
Uit experimenten bleek dat het eiwit zich na behandeling met iSN04 concentreerde in de nucleoli, amorfe structuren in de celkern. Daarin speelt nucleoline een rol in de vervorming van chromatine (het DNA met de ‘eiwitverpakking’) en de activering van genen. Hechting van het aptameer aan het eiwit zou het de activering volgens de Wnt-signaalroute veranderen, waardoor dat de werking van het aptameer wordt onderdrukt. Die verandering zou er uiteindelijk toe leiden dat de stamcellen hartspiercellen worden, denken de onderzoekers.
Veel toepassingen
Takaya en de zijnen zijn er van overtuigd dat aptameren veel kunnen betekenen in de geneeskunde. Takaya: “Ze zijn goedkoop en bieden mogelijkheden om van stamcellen van de patiënt specifieke cellen te masken. Daar houdt het niet op. Als aptameren de richting van de differentiëring kunnen sturen, kunnen ze ook dienen als geneesmiddelen om het niet goed functionerde stamcellen te herstellen.”
Bron: Science Daily