De lengte en de kracht van het signaal zetten een stamel aan zich te differentiëren tot (in dit geval) een zenuwcel. Andere signalen worden genegeerd. (afb: Cell)

Het blijkt dat stamcellen van muisjes zich een bepaalde ontwikkeling op laten sturen door lichtsignalen. Daarvoor moest natuurlijk eerst genetisch wat geknutseld worden. In dit geval werd het gen Bnr2 gevoelig gemaakt voor blauw licht. Bij de juiste signalen ontstonden uit de stamcellen zenuwcellen (artikel als pdf-bestand). Het is voor de onderzoekers natuurlijk aardig om een manier te vinden stamcellen een bepaalde kant op te sturen. De onderzoekers dromen al met verschillende lichtsignalen complexe weefsels als organen te kunnen maken.
Het speurwerk van onderzoekers van de universiteit van Californië in San Fransisco onder aanvoering van Matthew Thomson lijkt er ook op te wijzen dat stamcellen een soort ingebouwde klok hebben. Uit een heel wildebomenbos aan signalen weten de cellen de juiste signalen op te pakken om te veranderen in een gespecialiseerde cel. Thomson: “We ontdekten een mechanisme dat cellen gebruiken om te bepalen of een signaal genegeerd moet worden of niet.”
In de loop der jaren hebben onderzoekers allerlei (moleculaire) signalen ontdekt waarop stamcellen reageren om te ‘besluiten’ om een levercel of een spiercel of wat dan ook te worden of gewoon stamcel te blijven. Het zou handig zijn als de onderzoekers dit ‘signalencodeboek’ in handen zouden hebben. Dan hoef je niet meer af te wachten tot welke cel een stamcel zich ontwikkelt, maar kun je de richting sturen. Tot nu toe is dat nog niet echt gelukt.

Wel is gebleken dat veel genen die daarbij een rol spelen aan- en uit floepen in stamcellen. Hoe die cellen uit al die signalen wijs kunnen worden en alleen op bepaalde signalen reageren, was een groot mysterie (zoals zo veel in het leven, zeg ik nog maar eens). Om te kijken op welke signalen de stamcellen wel reageerden en welke niet, knutselden de onderzoekers aan de embryonale stamcellen van muizen, zodanig dat het Brn2-gen reageerde op blauw licht. Dat gen was uitgekozen vanwege zijn vermoede bijdrage aan de differentiatie van de stamcel tot zenuwcel. Door de duur en de sterkte van het licht te doseren werd de reactie van de stamcellen gepeild. Als het signaal lang en sterk was, dan vormden de stamcellen zich razendsnel om in zenuwcellen. Als het signaal te kort of te zwak was, dan gebeurde er niks. Thomson: “De cellen kijken naar de lengte van het signaal. Dat was nogal een verrassing.”
Om er achter te komen hoe Brn2 dat flikt werd er een fluorescerende ‘vlag’ gezet op de transcriptiefactor Nanog, die normaal fungeert als rem op de differentiatie van de stamcel. Op die manier kon de ‘besluitvorming’ van de cel worden gevolgd. Het bleek dat Nanog zelf verantwoordelijk was voor het goede ’tijdgevoel’ van de stamcel. Als Brn2 wordt aangezet, dan doorbreekt dat een moleculaire cyclus om de stamcel stamcel te laten blijven. Als gevolg daarvan daalt de productie van Nanog. Het duurt vier uur voor het eiwit om helemaal te verdwijnen, waardoor Nanog een prima stopwatch is. Als het signaal ‘nep’ is, herstelt Nanog zich snel en gebeurt er niets. Als Nanog opraakt en het signaal voor Brn2 is nog steeds aan, dan lijkt het of er een zoemer afgaat, zegt Thomson. “En als het gaat, dan gaat het snel. De cellen veranderen dan razendsnel in neuronen.” Hij denkt dat soortgelijke tijdmechanismes ook spelen bij de verandering in andere typen cellen.
Thomson wil deze signaaltechniek gaan gebruiken voor onderzoek naar de ontwikkeling van complexe weefsels. Op een dag,fantaseert hij, kunnen onderzoekers met een bak met stamcellen door gebruik te maken van verschillend licht, complexe weefsels zoals organen maken. “De cel is geen trekpop. De cel interpreteert constant informatie, zoals de hersens. Als we de stamcel willen kunnen sturen moeten we die informatieverwerking begrijpen.”

Bron: EurekAlert