Gelijktijdige differentiëring tot drie typen cellen: zenuwcellen (paars), bloedvatcellen (geel) en bindweefselcellen (blauw) (afb: Busskamp et. al.)
Onderzoekers van, onder meer, de universiteit van Bonn hebben ‘recepten’ beschreven om met behulp van transcriptiefactoren pluripotente stamcellen te laten differentiëren in 290 verschillende typen cellen. Een kind kan de was doen, zou je bijna zeggen…
De onderzoekers gebruikten stamcellen die waren geherprogrammeerd uit menselijke bindweefselcellen. “De meeste differentiëringsprotocollen zijn zeer duur en ingewikkeld”, zegt Volker Busskamp van de universiteit Bonn. “Ze zijn ook niet in staat de stamcellen beheerst om te vormen tot verschillende uitgedifferentiëerde cellen.”
Samen met collega’s van de Harvarduniversiteit en de TU Dresden is hij begonnen die ingewikkelde recepten te vereenvoudigen tot ‘kookrecepten’. Ze raadpleegden de literatuur en vonden uiteindelijk 290 DNA-bindende eiwitten die de stamcellen snel en efficiënt herprogrammeren. Soms was er zelfs maar een transcriptiefactor (een van die 290 eiwitten) nodig om in vier dagen tijd zenuw-, bindweefsel-, bloedvat- of gliacellen te kweken.
Met een geautomatiseerd proces voegden de onderzoekers de DNA-sequentie voor de transcriptiefactoren en andere sturingselementen in het het genoom van de stamcellen. De transcriptiefactoren werden geactiveerd door toevoeging van bepaalde moleculen, waardoor de stamcellen zich ontwikkelden tot een speciaal type cel. Ze vonden ook een manier om de verschillende cellen te markeren en te sorteren.
Vervolgens keken de onderzoekers hoeveel van een bepaalde transcriptiefactor aanwezig was in de gedifferentieerde cellen in vergelijking met de stamcellen. Busskamp: “Hoe groter het verschil, hoe belangrijker de respectieve transcriptiefactor lijkt te zijn voor de omzetting van de iPS (geïnduceerde pluripotente stamcellen; as) in gedifferentieerde cellen”.
Het echte werk
Op deze manier probeerden de onderzoekers 1732 mogelijke transcriptiefactoren uit. 290 daarvan veroorzaakten inderdaad de celrijping. Van 241 van die transcriptiefactoren was zelfs de werking nog niet bekend. De gekweekte cellen leken ‘verdacht’ veel op uitgerijpte menselijke cellen. Het echte werk, dus.
Busskamp prijst het onderzoeksresultaat aan als een eenvoudig en snel proces. Volgens de befaamde synbiologieonderzoeker George Church van Harvard, die zijn naam aan het artikel verbond, opent deze methode nieuwe deuren. “Over de hele wereld werken vijftig groepen met onze programmeerbare stamcellijnen en transcriptiefactoren.” Natuurlijk hebben weer onderzoekers van Harvard een nieuw bedrijfje opgericht dat zich met dit maatwerk bezig gaat houden. Overigens stellen de onderzoekers hun kennis ter beschikking van medewetenschappers via de niet-winst-organisatie Addgene. Busskamp ziet zelf als netvliesdeskundige emplooi voor deze techniek in de oogheelkunde. “Mijn groep werkt daar al aan.”
Bron: Alpha Galileo