Hersenstamcellen verschillen nauwelijks van de normale astrocyten (stercellen). Hoe kunnen bijna identieke cellen zulke verschillende functies vervullen? Onder bepaalde omstandigheden zouden die stercellen zich kunnen omvormen, ontdekten onderzoeksters van het Duitse kankercentrum (DKFZ) en de uni van Heidelberg bij muisjes. In de hersenen werken veel verschillende celtypen samen. Bij mensen vormen zenuwcellen (neuronen) minder dan de helft van de hersencellen. De rest wordt ‘glia‘ genoemd, wat Grieks voor ‘lijm’ zou zijn. De meest voorkomende gliacellen zijn die stercellen. Ze voorzien de neuronen van voedingsstoffen, maken deel uit van de bloed-hersenbarrière, reguleren de synapsen en ondersteunen de afweercellen.
Een klein deel van de astrocyten kan echter zenuwcellen en andere typen hersencellen voortbrengen. Deze bijzondere stercellen worden daarom ook wel hersenstamcellen genoemd. Hersenstamcellen en gewone stercellen verschillen nauwelijks in hun genexpressie, dat wil zeggen in de activiteit van hun genen. “Hoe ze zulke verschillende functies kunnen vervullen en wat de stamceleigenschappen zijn, was voorheen volkomen onduidelijk”, legt Ana Martin-Villalba, stamcelonderzoeker bij de DKFZ, uit.
Om die puzzel op te lossen, isoleerden de onderzoeksters zowel gewone astrocyten als hersenstamcellen uit een van de hersengebieden waar zelfs bij volwassen muisjes nog jonge neuronen worden gevormd: de ‘ventriculaire-subventriculaire zone’ (vSVZ). Daartoe analyseerden ze genexpressie op het niveau van de afzonderlijke cellen door de boodschapperRNA’s in een cel uit te lezen (een maat voor de genexpressie) evenals het methyleringspatroon (het methyloom) in het hele genoom. Het speciaal ontwikkelde hulpmiddel MethSCAn hielp daarbij. Gemethyleerde genen kunnen niet worden uitgelezen door transcriptiefactoren.

Tijdens de experimenten zagen de onderzoeksters dat hersenstamcellen een speciaal DNA-methyleringspatroon hebben dat ze onderscheidt van andere stercellen. “In tegenstelling tot gewone astrocyten worden bepaalde genen in hersenstamcellen die anders alleen door neurale voorlopercellen worden gebruikt, gedemethyleerd. “Hierdoor kunnen de hersenstamcellen deze genen activeren om zelf zenuwcellen te produceren”, legt medeonderzoeker Lukas Kremer uit. Deze route zou niet mogelijk voor gewone stercellen omdat de benodigde genen worden geblokkeerd door DNA-methylering (???;as).

Aanmaak hersencellen

De onderzoeksters vroegen zich af of stercellen elders in de hersens door (de)methylering van genen worden omgeprogrammeerd tot neuronen? Martin-Villalba: “Dit zou een belangrijke stap zijn voor de regeneratieve geneeskunde om beschadigde delen van de hersenen te herstellen.”
Uit eerder onderzoek was al gebleken dat een gebrek aan bloedtoevoer, zoals bij hersenletsel of beroertes, het aantal nieuwe zenuwcellen doet toenemen. Spelen veranderde methyleringsprofielen daarbij een rol? Om dit te onderzoeken onderbraken de onderzoeksters bij muisjeen de bloedtoevoer naar de hersenen korte tijd. Even later konden astrocyten met de typische stamcelmethylering ook buiten de vSVZ worden gedetecteerd, evenals een verhoogd aantal neurale voorlopercellen.
Het gebrek aan bloedstroom zorgt er blijkbaar voor dat astrocyten in bepaalde delen van de hersens de methylmarkeringen op hun DNA zodanig herverdelen dat het hersenstacellen worden, denken de onderzoeksters. De geherprogrammeerde cellen beginnen zich dan te delen en vormen voorlopers voor nieuwe neuronen. Als meer inzicht in die processen komt zou op het op een dag mogelijk moeten zijn om de aanmaak van nieuwe hersencellen te bevorderen, stellen de onderzoeksters.

Martin-Villalba: “Onze veronderstelling is dat normale astrocyten in de gezonde hersenen geen zenuwcellen vormen omdat hun het methyleringspatroon dat verhindert. Technieken om specifiek dat methyloom te veranderen zouden een nieuwe therapeutische aanpak kunnen worden om nieuwe neuronen te aan te maken en hersenziektes te behandelen.”

Bron: idw-online.de