UPF1

Stamcellen zijn voor onderzoeker en medicus mooie dingen. Nu het steeds makkelijker lijkt te worden om stamcellen te kweken, komen ook steeds mee onderzoekers op het idee om daar praktische problemen mee op te lossen. Zo hebben wetenschappers van de universiteit van Kyoto een manier gevonden om voorlopercellen van bloedplaatjes te maken, daarmee in principe een heersend tekort aan die voor stolling belangrijke cellen op te lossen. Onderzoekers van de universiteit van Californië San Diego hebben uitgevonden dat een bekend eiwit (UPF1) een belangrijke rol speelt in de ‘beslissing’ of een voorlopercel (onrijpe zenuwcel) een voorlopercel  blijft of een zenuwcel wordt. Andere Amerikaanse onderzoekers denken de ‘knop’ gevonden te hebben die bepaalt of de stamcel zich ontwikkelt in en levercel of een alvleeskliercel. Bloedplaatjes hebben een belangrijke rol in de bloedstolling. Patiënten met een tekort kunnen dat alleen aanvullen via bloedtransfusies. Dat gaat in principe goed, maar het afweersysteem komt bij meer transfusies toch wel in actie. Daar komt bij dat bloedplaatjes, die bij kamertemperatuur worden bewaard, moeilijk houdbaar zijn. Onderzoekers Koji Eto en medewerkers hebben een manier gevonden om van pluripotente stamcellen voorlopercellen te maken van bloedplaatjes, zogeheten megakaryocyten. Die pluripotente stamcellen kunnen van gespecialiseerde cellen van de patiënt worden gemaakt, waarmee afweerreacties worden voorkomen. Bovendien blijken die voorlopercellen langer, want in ijs, te bewaren dan de bloedplaatjes en zo lijken, in principe, twee problemen in een keer opgelost. Om de stamcellen zover te krijgen moesten de onderzoekers daar nog wel wat genetisch aan sleutelen. Die megakaryocyten produceren massa’s bloedplaatjes met minstens zo goede stollingseigenschappen als de transfusiebloedplaatjes.

Het Amerikaanse onderzoek draait om een eiwit dat kennelijk de toekomst ‘bepaalt’ van een cel. Dat eiwit, UPF1, is belangrijk voor de afbraak van foutief boodschapper-RNA, maar ook van een bepaalde groep in wel functioneel boodschapper-RNA. Die tweede functie van wat wordt aangeduid met NMD (nonsense mediated RNA decay oftewel iets als onzin-RNA-afbraak) werd als belangrijk gezien, maar niemand had eigenlijk een idee waar dat voor dient. Onderzoeker Miles Wilkinson en zijn medewerkers ontdekten dat UPF1 samen met zogeheten microRNA’s de ‘knop’ vormen om een onrijpe zenuwcel te laten voor wat die is of om zich verder te ontwikkelen tot een functionele, niet delende zenuwcel. Het eiwit zorgt voor de afbraak van bepaald boodschapper-RNA (of mRNA) dat codeert voor een eiwit dat aanzet tot celdifferentiatie. Kun je het nog volgen? De onrijpe zenuwcel blijft daardoor nog even onrijp.
Wilkinson: “Deze ontdekking heeft meerdere kanten. Op de eerste plaats kan NMD nuttig zijn bij het efficiënter herprogrammeren van van gedifferentieerde cellen in stamcellen. Daarnaast blijkt de mRNA-afbraak essentieel voor de normale ontwikkeling van de hersens, ook bij mensen. Mensen waarbij dat proces niet goed verloopt blijven achter in geestelijke ontwikkeling, maar krijgen vaak ook ziektes als schizofrenie of autisme. Therapieën om de NMD te verbeteren zouden individuen helpen aan het juiste evenwicht tussen stamcellen en gespecialiseerde cellen en daarmee aan een normaal functionerend brein.” Ik neem aan dat die laatste opmerking geheel voor rekening van Miles Wilkinson komt.
Het derde onderzoek komt bij de beroemde Harvard-universiteit vandaan. Dat is toch meer theorie dan praktijk, al zitten er zeker praktische kanten aan dit speurwerk. De onderzoekers hebben een theorie ontwikkeld hoe stamcellen welke richting op gaan. Het ‘lot’ van de cel wordt bepaald, denken de onderzoekers, door de nabije aanwezigheid van prostaglandine E2, een hormoon dat pijnsignalen verstuurt naar de hersens.
Wolfram Goessling en zijn medewerkers zagen bij zebravisoembryo’s waarbij de cellen zich gingen differentiëren van stamcellen in gespecialiseerde cellen, een verloop in de concentratie van prostaglandine E2. Nader onderzoek bracht aan het licht dat lever-of-alvleeskliercellen speciale receptoren op hun membraan hebben om de hoeveelheid prostaglandine E2-concentratie mee te meten. Aan de hand daarvan ontwikkelt de cel zich in de ene of andere richting. Goessling: “Cellen met meer prostaglandine worden levercellen, cellen met minder alvleeskliercellen. Dit is voor het eerst dat prostaglandines in verband worden gebracht met differentiatie.”
De onderzoekers bekeken of dat ook zo bij zoogdieren werkt. Muisstamcellen bleken zich inderdaad in levercellen of alvleeskliercellen te ontwikkelen als ze aan een hogere of lagere doses prostaglandine werden blootgesteld. Prostaglandine E2 bleek ook de groei en het herstel van levercellen te bevorderen. Goessling: “Prostaglandine zou de grote regelaar kunnen zijn bij de differentiatie van stamcellen. Het werkt in de navelstrengbloed, in de lever en wie weet welke organen nog meer.” De onderzoekers gaan nu op zoek naar manieren om in het lab al of niet geinduceerde stamcellen de goede kant op te sturen. Zij denke aan het duo lever/alvleesklier, maar misschien is er wel een mooi scenario om met behulp van prostaglandine E2 de cel van je keuze te maken (of zou ik nu iets te ver doordraven?).

Bronnen: Eurekalert & Eurekalert & Eurekalert