Histonen maken deel uit van de chromatineverpakking rond het DNA

Het is grappig, maar ook verontrustend dat ‘we’ blijven knutselen en frutten aan zaken waar we eigenlijk maar weinig van af weten. Neem nou stamcellen. Onderzoekers hebben inmiddels door hoe ge van gespecialiseerde cellen zoals huidcellen weer stamcellen kunnen maken, maar die kunnen weer niet alles wat de oerstamcel kan, de de embryonale. In een nieuwe studie zijn onderzoekers van de universiteit van Kopenhagen erin geslaagd stamcellen te creëren die zich beter kunnen ontwikkelen tot andere celtypen, zoals een jongere, fittere versie van zichzelf, door hun dieet aan te passen.
“We hebben laten zien dat stamcellen zich kunnen verjongen en zich kunnen ontwikkelen tot ‘superstamcellen’ door hun dieet aan te passen. Het dwingt ze om hun energie op een andere manier te verwerken dan normaal en dat proces herprogrammeert de stamcellen in wezen”, zegt hoofdauteur Robert Bone van de universiteit van Kopenhagen. “Het nettoresultaat is dat ze zich gedragen alsof ze uit een eerder ontwikkelingsstadium komen, wat hun vermogen om zich te ontwikkelen, of te differentiëren, tot andere celtypen vergroot.”
De onderzoekers veranderden het type suiker dat de stamcellen als voedsel krijgen om te groeien. Ze gingen over van glucose (‘gewone’ suiker) naar galactose. Deze verandering van ‘dieet’ blokkeert het normale glucosemetabolisme en beperkt de energiebron van de cellen tot een metabolisch proces dat oxidatieve fosforylering heet.

Door hun voedingsbron te veranderen, worden de ESC’s geherprogrammeerd naar een eerder ontwikkelingsstadium, wat hun vermogen om te differentiëren naar andere celtypen verbetert.
“Wat echt opvalt, is dat ze niet alleen beter differentiëren, maar ook veel langer fit en gezond blijven in vergelijking met stamcellen onder standaard kweekomstandigheden. Dat gebeurt met een relatief eenvoudige methode”, medeonderzoeker Joshua Brickman. “Er zijn veel potentiële toekomstige toepassingen voor ‘superstamcellen’.”

Celverjonging

“Aangezien we nu een eenvoudige manier hebben om cellen te verjongen, willen we onderzoeken hoe deze truc kan werken op verschillende celtypen. Kunnen we dit dieet bijvoorbeeld gebruiken om lever- of hartcellen te revitaliseren en ze gebruiken om patiënten met congestief hartfalen of levercirrose te behandelen? Misschien kunnen we deze truc gebruiken om verouderende cellen te regenereren en ziekten zoals de ziekte van Parkinson, osteoporose (botontkalking; as) of suikerziekte te behandelen.”
Door hun voedingsbron te veranderen, worden de embryonale stamcellen geherprogrammeerd naar een eerder ontwikkelingsstadium, wat hun vermogen om te differentiëren naar andere celtypen verbetert.
De onderzoekers ontdekten dat een specifiek signaaleiwit (een deacetylase uit de Sirtuïnefamilie), waarvan bekend is dat het veroudering in cellen reguleert, werd geactiveerd door de verandering in het suikermetabolisme. Dit zorgde er vervolgens voor dat andere eiwitten zich beter aan DNA binden.

Het netto resultaat van het nieuwe stofwisselingsproces is dat het DNA dichter ‘gepakt’ (op elkaar; as) is in gebieden met minder belangrijke genetische informatie en niet in gebieden met belangrijke, vaak gebruikte genen. Dit vermindert zowel de hoeveelheid irrelevante informatie als versterkt de direct relevante informatie.
Deze betere ‘signaal-ruisverhouding’ zorgt ervoor dat de stamcellen beter ‘begrijpen’ wat ze moeten doen en zich gedragen alsof ze uit een eerder ontwikkelingsstadium komen, waardoor ze beter presteren als stamcellen. Een verslechtering van de ‘signaal-ruisverhouding’ ligt ook ten grondslag van veroudering, ontdekten de onderzoekers.

Een gebied waarin de onderzoekers geïnteresseerd zijn, is vruchtbaarheidsbehandeling. Het blijkt dat de ‘superstamcellen’ goed zijn in het produceren van een bepaald type weefsel dat zich vormt tijdens de vroege embryonale ontwikkeling en dat belangrijk is voor een succesvolle reageerbuisbevruchting.
Bone: “Een van de dingen waar de ‘superstamcellen’ beter in lijken te zijn, is een cellijn die de dooierzak wordt genoemd. Eerder onderzoek heeft aangetoond dat de vorming van een dooierzak in embryo’s die in een schaaltje worden gekweekt, erg belangrijk is voor hun vermogen om zich in te nestelen en succesvolle zwangerschappen te ontwikkelen.”
Brickman: “We hopen de vruchtbaarheidstechnologie te verbeteren door een kweek voor IVF te ontwikkelen die hetzelfde metabole proces gebruikt. Hopelijk kan deze worden gebruikt als onderdeel van het embryokweekregime dat ze in de kliniek gebruiken om de kans op succesvolle implantatie te verbeteren.”

Bron: phys.org