Met een speciale microscooptechniek ‘luisterden’ de onderzoekers na de reacties van macrofagen van muisjes (afb: Brooks Taylor/UCLA)
“Cellen hebben een afweercode ontwikkeld, een taal”, stelt Alexander Hoffmann. “We hebben enkele woorden kunnen onderscheiden. Nu moeten we de betekenis daarvan nog aan de weet komen. We vorderen snel. Het is zoiets als toen archeologen de hiërogliefen op de steen van Rosetta begonnen te ontcijferen.”
Afweercellen houden contant in de gaten of het wel goed gaat met het organisme en als ze onraad ‘ruiken’ dan coördineren ze de afweerreacties via die ‘woorden’, eigenlijk zijn dat signaalcodons. Die vertellen welke genen moeten worden ingeschakeld om de indringers effectief te lijf te gaan. Elke signaalcodon staat voor verschillende opeenvolgende acties van een eiwit dat aan DNA bindt om het juiste gen te activeren.
De onderzoekers hadden zich gericht op de ‘woorden’ die macrofagen (afweercellen die de indringers maar ook dode cellen ‘verslinden’) gebruiken. Daarbij gebruikten ze een specifieke microscooptechniek die het mogelijk maakt te ‘luisteren’ naar die woorden in (gezonde) muisjes. Zo ‘leerden’ ze die zes woorden. Ze ‘luisterden’ ook naar muisjes met een mutatie die patiënten met het syndroom van Sjögren (een autoimmuunziekte) hebben. Hoffmann: “We vonden fouten in het gebruik van twee woorden. Het is net of je in plaats van ‘Pak de aanvaller op straat’ de cellen zeggen: ‘Pak de aanvaller in dat huis’.”
Chronische ontsteking
Het lijkt er op dat die ziekte geen gevolg is van een chronische ontsteking, zoals lang gedacht werd, maar door het verkeerd gebruik van de woorden (of het gebruik van de verkeerde woorden?), waardoor de verkeerde genen worden geactiveerd en de afweercellen het eigen organisme aanvallen. Nu moet nog worden uitgezocht hoe je dat zou kunnen repareren.
Veel ziektes zijn het gevolg van ‘spraakverwarring’ tussen cellen. Het lijkt er nu op dat de onderzoekers het specifieke communicatiesysteem van de afweercellen op het spoor zijn en dat ze spoedig zullen weten wat er fout gaat als de cellen de verkeerde woorden gebruiken. Hoffmann en de zijnen hopen dat hun ontdekking als gids zal dienen in de ’taal’ van ziektes.
Hij stelt dat signaalroutes afweercellen in staat stellen om heel adequaat op specifieke indringers te reageren. Die routes lopen via de receptoren op afweercellen. Afhankelijk van de dreiging worden dan bepaalde genen geactiveerd. Daarbij speelt de transcriptiefactor NFκB een hoofdrol. “Macrofagen zijn zo effectief bij verschillende ziekteverwekkers. Ze beschikken over verschillende verdedigingsmechanismes: leger, marine. luchtmacht, speciale troepen. Voor elke dreiging moeten de juiste genen worden ingeschakeld. Dat vereist een goede communicatie over de aard van de dreiging. NFκB levert de communicatiecode. We konden de woorden onderscheiden, maar we begrijpen nog niet helemaal hoe elke afweereenheid de verschillende combinaties van codonwoorden interpreteert.”
900 woorden
Voor hun onderzoek analyseerden Hoffmann en de zijnen de communicatie tussen 12 000 cellen in reactie op 27 dreigingen. Gebaseerd op de mogelijke schikking van de NFκB-dynamica kwamen ze met een lijst van meer dan 900 mogelijke woorden (een codon is een combinatie van drie DNA-letters: C, G, A en T).
Vervolgens lieten ze er een programma op los dat oorspronkelijk was ontwikkeld voor telecommunicatiebedrijven en bekeken welke woorden verschenen in welke afweerreactie. Daar destilleerden ze dus die zes ‘echte’ woorden uit. Vervolgens gebruikten de onderzoekers een zelflerend systeem om de afweerreacties van macrofagen in muisjes te modelleren. Daaruit bleek dat met die zes woorden het gevaar duidelijk gekwalificeerd kan worden. Met vijf woorden wordt dat al een stuk lastiger, dus die zes afweerwoorden zijn nodig voor een nauwkeurige afweerreactie.
Bron: EurekAlert