Komt er dan toch een mammoet?

Niet zodra kreeg de mens enig zicht op hoe de erfelijkheid in elkaar steekt of de wens kwam naar boven om die lieve schattige mammoet weer tot leven te wekken. Dat is vrij problematisch, omdat we maar kleine stukjes en beetjes van het erfelijk materiaal van deze oerolifant vinden als er weer ergens zo’n beest uit het ijs wordt gebikt. DNA is organisch materiaal en dat overleeft niet intact duizenden jaren; zelfs niet in de permafrost. De hoop tot de ‘herleving’ van de mammoet krijgt weer voeding, door de vondst begin mei van een, wat Der Spiegel noemt, verbazingwekkend goed geconserveerd mammoetkadaver.
Het mammoetlijk was zo goed geconserveerd dat er nog bloed in kon worden aangetroffen. Niet eerder was er een mammoet ontdekt die nog zo ‘intact’ was. Het gaat om een vrouwtje dat zo’n 10, 15 000 jaar geleden op een leeftijd van 60 jaar het leven gaf. Niet alleen bevatte het kadaver bloed, maar ook spierweefsel; volgens de Russen “rood als vers vlees”. Russische onderzoekers willen de mammoet tot leven klonen met behulp van, hopen zij, goed bewaarde cellen.
Weer mammoets op de toendra?
Expeditieleider Semjon Grigorjev, die werkt aan de staatsuniversiteit in Jakoetsk, had ooit connecties met de gevallen Zuid-Koreaanse kloon-ster Hwang Woo Suk, die meermalen aankondigde mammoets te zullen klonen, maar in het voorjaar vorig jaar maakte de Russische academie van wetenschappen bekend met hem te hebben gebroken.
Toen in 2008 het erfelijk materiaal van de mammoet uit al die gevonden stukjes en beetjes voor een groot deel was gereconstrueerd, leefde al het idee om een mammoet te klonen, maar destijds achtte het wetenschapsblad Nature de slaagkans gering. Om het beest weer tot leven te wekken heb je eicellen nodig. Die heb je niet, dus zou je eicellen van olifanten moeten gebruiken waar de kern uit wordt gehaald en vervangen door een mammoetkern, die je dan uit een van de intacte mammoetcellen zou moeten halen. Of zich daar een volbloed mammoet uit ontwikkelt is onwaarschijnlijk. Een eicel bevat niet alleen kern-DNA, maar ook mitochondriaal DNA en die is weer van de donor, de olifant.

Bron: Der Spiegel (foto Der Spiegel

Gericht gaatjes prikken in cellen

Injecteren van een kleurstof in de cel met behulp van nanoelektroporatie. Uit Nano Letters. Copyright 2013 American Chemical Society.
Injecteren van een kleurstof in de cel met behulp van nanoelektroporatie (Nano Letters, copyright 2013 ACS.

Voor onderzoek aan cellen is het vaak nodig gaatjes in cellen te prikken waardoor de onderzoeker allerlei moleculen de cel in kan ‘smokkelen’. Dat prikken van gaatjes, dat gaat met behulp van elektrische ontladingen, gebeurt echter nogal willekeurig en de celsterfte is groot omdat alle cellen aan die wat genoemd wordt elektrop(erf)oratie worden blootgesteld. Aan de Amerikaanse Northwestern-universiteit is een veel verfijndere techniek ontwikkeld die de gaatjes in één bepaalde (deel van de) cel maakt, de nanoelektroporatie. Daardoor zijn onderzoekers in staat zeer nauwkeurig te regelen wanneer hoeveel van een bepaalde stof in de cel terechtkomt. “Daarmee”, zegt onderzoeker Horacio Espinosa, “kun je veel beter onderzoek doen naar de effecten van doseringen van verschillende medicijnen met als uiteindelijk doel de gepersonifieerde behandeling.”
Het feitelijke apparaatje, is een microchip met tipjes (zoals de punt van een atoomkrachtmicroscoop), waardoor microkanaaltjes lopen. Via die kanaaltjes wordt de beoogde stof in de cel gebracht. Het chipje kan worden gemanipuleerd door een micromanipulator of door die atoomkrachtmiscroscoop. Het hele proces van perforeren en injecteren kan in de gaten worden gehouden door een optische microscoop. De techniek, aangeduid met het letterwoord NFP-E, blijkt betrouwbaar en flexibel, zo zeggen de onderzoekers. Er kan van alles mee in een cel gebracht worden: eiwitten, polysacchariden (suikers), stukjes DNA en plasmiden.

Bron: ScienceDaily

 

Lege eicel + kern huidcel = embryonale stamcel

dr.Shroukhat Mitalipov Stamcellen zijn heftig in. Was gister te melden dat een Amerikaanse onderzoeksgroep direct uit bindweefselcellen hersencellen had ontwikkeld, dan is het vandaag de beurt aan onderzoek waarbij uit gespecialiseerde cellen (menselijke huidcellen) embryonale stamcellen zijn ontwikkeld. Het zou voor het eerst zijn dat een onderzoeksgroep er in geslaagd is embryonale stamcellen te ontwikkelen uit gespecialiseerde cellen. Onderzoekers van de universiteit van Oregon onder aanvoering van Shoukhrat Mitalipov hadden eerder huidcellen van apen ‘gereprogrammeerd’ tot embryonale stamcellen. Dat deden ze door de kernen van de huidcellen te plaatsen in een eicel waar het genetische materiaal uit was gehaald. Die eicel ontwikkelde zich tot embryonale stamcellen die zich op hun beurt weer kunnen ontwikkelen tot elk type cel, zoals zenuw-, hart- of levercellen. Omdat het genetisch materiaal van de ontvanger gebruikt wordt, is er geen gevaar voor afstoting. Met deze techniek, in feite klonen, is de lastige horde genomen van de fragiliteit van de menselijke eicel. Daarop leden eerdere pogingen menselijke cellen te klonen tot nu toe schipbreuk. De crux van de onderzoekers is de eicel in de metafase te houden gedurende het inbrengen van de kern van de huidcel. De metafase is een stap in het, natuurlijke, celdelingsproces (de zogeheten meiose), waarbij het genetisch materiaal zich in het midden van de cel bevindt alvorens de cel zich deelt. Daar slaagden de onderzoekers in door toevoeging van bepaalde chemische verbindingen.
Overigens schijnen de op deze wijze gekloonde cellen bij apen zich niet te ontwikkelen tot babyaapjes. Verwacht wordt dat dat ook geldt voor de menselijke klooncellen. Daarmee raakt dit onderzoek aan een zeer gevoelig onderwerp: het maken van menselijke klonen. “Ons onderzoek is gericht op het maken van stamcellen voor therapeutisch gebruik in de toekomst”, zegt Mitalipov. “Reproductief klonen is niet ons doel en ik denk ook niet dat ons onderzoek de mogelijkheid van het reproductief klonen van mensen dichterbij heeft gebracht.”
Embryonale stamcellen wordt een grote toekomst toegedicht in de gezondheidszorg. Anders dan de zogeheten pluripotente stamcellen, kunnen embryonale stamcellen zich tot elk type cel ontwikkelen zonder het risico, zoals bij pluripotente stamcellen, dat ze zich ontwikkelen tot kankercellen of andere problemen veroorzaken. Het gebruik van embryonale stamcellen ligt echter onder vuur omdat, zoals de naam al aangeeft, daarvoor, voor menselijk gebruik, menselijke embryocellen worden gebruikt. Deze methode zou dat probleem omzeilen, al heb je natuurlijk wel eicellen nodig. Het zal overigens nog wel jaren duren voor embryonale stamcellen zullen worden gebruikt in de medische praktijk. Eer het zo ver is zullen nog heel wat hordes moeten worden weggenomen om toepassing van embryonale stamcellen voor therapeutisch gebruik veilig en effectief te maken.

Bron: Eurekalert

Bindweefselcellen omtoveren in zenuwcellen

Bindweefselcellen veranderd in zenuwcellen (afb. Cell Reports) Onderzoekers van de universiteit van Wisconsin hebben bindweefselcellen (fibroblasten) omgetoverd tot neuronen. Dat is geen wereldnieuws want al in 2006 liet de Japanse onderzoeker Sjinja Yamanaka dat je gespecialiseerde cellen kunt veranderen in zogeheten pluripotente stamcellen. Stamcellen zijn dan weer cellen die zich kunnen ontwikkelen tot gespecialiseerde cellen zoals zenuwcellen (neuronen), huidcellen of welk type cellen dan ook. De methode die de Amerikaanse onderzoekers, vrijwel allen voorzien van een Chinese naam, verliep echter niet via de omvorming tot stamcellen, maar uit de fibroblasten werden direct zenuwcellen gevormd. Daartoe hadden de onderzoekers de hulp ingeroepen van het Sendai-virus, die voorzien was van wat Yamanaka-factoren wordt genoemd, bepaalde genen die Yamanaka gebruikte om van gespecialiseerde cellen pluripotente stamcellen te maken. De cellen, ze waren zowel van mensen als van apen afkomstig, werden op kweek gezet met aantal andere ingrediënten, en op 39°C gebracht om, onder meer, het virus te deactiveren. Na 13 dagen verschenen de eerste neurale voorlopercellen. Er was geen spoor van pluripotente stamcellen te vinden.
Die pluripotente stamcellen zijn weliswaar veelbelovend (je hebt geen embryonale stamcellen meer nodig), maar hebben toch zo hun nare kantjes. Het wil nog wel eens voorkomen dat dat type cellen zich ontwikkelt tot kankercellen en ook kan het zo zijn dat zo’n pluripotente cel zich, bijvoorbeeld, in de hersenen ontwikkelt tot levercel. Met deze methode is die klip omzeild.
De op deze wijze gevormde zenuwcellen werden vervolgens in de hersenen van een pasgeboren muis ingebracht. Volgens onderzoeksleider Su-Chun Zhang ontwikkelden die cellen zich tot normale hersencellen. Geen kanker, dus.
Ook elders hebben onderzoekers bindweefselcellen veranderd in zenuwcellen via een andere route, zo meldt Futura-Sciences, maar volgens de onderzoekers van de universiteit van Wisconsin zou hun methode zekerder zijn een beter toegerust voor therapeutische toepassingen.

Bron: Futura-Sciences

Met cellen gevuld nierkarkas werkt weer (wat)

De lege nier wordt in glas weer met cellen gevuld In het academisch ziekenhuis van de Harvard-universiteit (Massachusets) hebben onderzoekers een van levende cellen ontdane nier van een rat in vitro weer ‘gevuld’ met nier- en bloedcellen. In het lab bleek die ‘heringerichte’ nier urine te produceren en ook teruggetransplanteerd in de rat functioneerde het orgaan naar behoren. De onderzoekers denken dat hiermee een grote stap is gezet op de weg naar het wegwerken van het tekort aan orgaandonoren. Het eigen orgaan wordt dan, buiten het lichaam, gestript van de levende cellen, waarna er een ‘geraamte’ van collageen overblijft. Daarna worden er, door een subtiel spel met (water)druk, verse orgaan- en bloedcellencellen in het lege orgaankarkas ingevoerd. Op die manier zouden ook weer een nieuw hart, nieuwe longen en lever gemaakt kunnen worden.
“Wat het uniek maakt is dat de bouw van het eigen orgaan wordt bewaard, zodat het vernieuwde orgaan net als een donororgaan weer kan worden aangesloten op de bloedvaten en urinewegen”, zegt onderzoeker Harald Ott. Waarschijnlijk beter, omdat het orgaan de oude vorm heeft behouden. “De patiënt zou dan een orgaan met zijn eigen cellen krijgen.” Daarmee zou, zoals nu bij implantatie van niet-eigen organen, het niet langer nodig zijn het afweersysteem levenslang te onderdrukken, om te voorkomen dat dat het vreemde donororgaan afstoot.
Helemaal volmaakt is de techniek nog niet. De ‘nieuwe’ nier in de rat functioneerde veel slechter dan de gezonde nier. De onderzoekers wijten dat aan de ‘onvolwassenheid’ van de nieuwe cellen. “Een verdere verfijning van de celtypen die gebruikt worden en rijping vooraf in een cultuur zou een beter functionerend orgaan kunnen opleveren.”, zegt Ott. “We hopen op die manier op een gegeven moment een volledig functionerende nier voor mensen te kunnen maken.” En andere organen, dus.

Bron: Eurekalert

Nepbloedcellen zuigen gif op

Liangfang Zahang (UC)Je kunt een schadelijke bacterie bestrijden, maar je kunt ook de bedreiging onschadelijk maken. Er zijn nogal wat bacteriën die schade aanrichten door gif te produceren. Ook bij slangenbeten of wespensteken is het gebruikte gif de boosdoener. Bij de universiteit van Californië hebben onderzoekers een oplossing bedacht door dat probleem direct bij de horens te vatten: vang dat gif weg met nepbloedcellen. Die ‘cellen’ leveren hun giftige lading vervolgens af bij de lever, waar gif en nepbloedcellen onschadelijk worden gemaakt.
De nepbloedcellen zijn uiterst kleine sponsjes (in de orde van nanometers; 1 nm is eenmiljoenste mm) die, om het afweersysteem te ‘misleiden’, zijn voorzien van een membraan van een rode bloedcel. De beruchte ‘ziekenhuisbacterie’ MRSA, E-coli’s, wespen- en slangengif boren zich in hun cellen, bij voorkeur de rode bloedlichaampjes. Als rode bloedlichaampjes ‘vermomde’ nanosponsjes ondergaan datzelfde lot, maar zorgen er zo voor dat het gif (via de lever) uit het lichaam verdwijnt.
Nepbloedcellen absorberen een breed scala aan giffen“In plaats van dat we voor elk gif met een speciale therapie moeten behandelen, kunnen nu een breed scala aan toxines bestrijden”, zegt onderzoeksleider Liangfang Zhang, “inclusief MRSA en andere resistente bacteriën. De onderzoekers gaven muizen een nomraal gesproken dodelijke injectie met het MRSA-gif alfahemolysine die vooraf waren ingeënt met nanosponsjes, bleef 89% van de proefdieren (muizen) in leven. Werden de nepbloedcellen na toediening van de dodelijke dosis gif ingespoten, dat overleefde 44% van de muizen het.
De onderzoekers werken nu aan een goedkeuring voor therapieen voor mensen.”
De nepbloedcellen worden gemaakt van het membraan van echte rode bloedlichaampjes. De nanosponsjes zjn alleen veel kleiner dan de bloedcellen: 85 nm. Uit een membraan zijn duizenden nanosponsjes te maken. De hoeveelheid gif die de sponsjes kunnen bevatten, is afhankelijk van het gif. Bijengif (mellitine) wordt tien maal zo effectief opgenomen als alfahemolysine.

Bron: Eurekalert

Is het lichaam (in vivo) repareerbaar?

Een groep Japanse onderzoekers rond Shoji Takeuchi van de technische universiteit van Tokio heeft een systeem ontwikkeld waarmee in het lichaam weefsels kunnen worden hersteld, zo viel te lezen in Le Monde. Ze gebruikten daartoe mikrovezels die gevuld (kunnen) worden met levende cellen en eiwitten. Met behulp van die gevulde mikrovezels zouden in vivo (in het lichaam zelf dus) spierweefsel, bloedvaten en hersencellen kunnen worden gerepareerd, schrijven de onderzoekers in een artikel in het blad Nature Materials. Zo zouden ze er in geslaagd zijn het glucosepeil bij een diabetische muis te stabiliseren door het, via mikrovezels, ‘implanteren’ van alvleeskliercellen in de nier van het muisje, die het voor de suikerhouding noodzakelijke insuline produceren.
Mikrovezels met levende cellen
Al langer wordt er gewerkt met microvezels op basis van een kunstmatige hydrogel, maar met deze gels lukte het niet cellen tot natuurlijke weefsels te vormen. Om dat wel voor elkaar te krijgen maakten ze gebruik van extracellulaire eiwitten als fibrine en collageen. Om zulke met cellen gevulde vezels te maken, is echter een stuk lastiger dan met hydrogel alleen. De onderzoekers maken hun mikrovezels in drie stappen. Eerst wordt met een soort mikroinjectienaald een hydrogelbuisje gemaakt. De eiwitten die nodig zijn om de mikrovezels geschikt te maken voor ‘bewoning’ van levende cellen, worden vervolgens toegevoegd plus de cellen. Daarna wordt de hydrogel, die slechts als mal heeft gediend, verwijderd. Tot nu toe zijn met drie typen eiwitten en tien celtypen op deze wijze met cellen gevulde mikrovezels gemaakt, klein in doorsnede maar tot wel een meter lang.
Naast de proef met de alvleeskliercellen hebben de onderzoekers ook mikrovezels met hartcellen van een rat gevuld. Die begonnen na drie dagen spontaan samen te trekken. Mikrovezels met endotheelcellen, die de binnenkant van bloedvaten bedekken, vormden na vier dagen een bloedvat. Op mikrovezels met hersencellen van een rat, groeide een netwerk van neuronen. De onderzoekers slaagden er ook in met behulp van drie mikrovezels, met een totale lengte van 2,5 m, een driedimensionaal weefsel te maken van 2 bij 1 cm. Dat bewijst, volgens hen, dat met behulp van gevulde mikrovezels complexe weefsels kunnen worden gemaakt. Die techniek zou nog verbeterd kunnen worden door gebruik te maken van mallen. Daarbij valt te denken aan bloedvaten of aan het ‘repareren’ van (delen van) hersenen, zo speculeren zij. Het onderzoek van Takeuchi en de zijnen is onderdeel van een breder onderzoekprogramma ‘biohybride innovatie dat wordt uitgevoerd in het kader van het Japanse Erato-onderzoeksprogramma.

Bron: Le Monde

Rekenen met DNA? Ik weet het niet.

Een groep onderzoekers aan de Stanford-universiteit rond Jerome Bonnet in Californië, met medewerking van de bekende synbioloog Drew Endy, heeft in Science beschreven hoe je met stukjes DNA in een bacterie logische schakelingen kunt maken. Dan gaat het om, zou je kunnen zeggen, de biologische variant van de zogeheten Booleaanse logica: de EN-, OF-, NEN-poorten enzovoorts. Meteen wordt er dan druk gespeculeerd over de ontwikkeling van de biologische computer, maar het ligt veel meer voor de hand dat deze schakelingen voor andere zaken zullen worden gebruikt, zoals voor diagnose (bijvoorbeeld bij kanker) of voor het induceren van bepaalde reacties (en dus maken van ‘producten’).
De onderzoekers noemen hun ‘biotransistors’ transcriptors en hun biologica BIL (Booleaanse integrase-logica; waarbij integrase een enzym is dat in de experimenten als ‘regelaar’ werd gebruikt). In de elektronica regelt een transistor de elektronenstroom, in de biologica doet de transcriptor dat met de ‘stroom’ (=werking) van een bepaald enzym; in de proefneming was dat RNA-polymerase, een enzym dat een rol speelt bij de transcriptie van DNA. Bonnet c.s. gebruikten een ander enzym (integrase dus) om de activiteit van RNA-polymerase langs de DNA-streng te reguleren (aan, uit te zetten). In de proefnemingen betekende dat er dan al of niet een groen fluorescerend eiwit (GFP) werd geproduceerd, een duidelijk zichtbare signaalstof die vaker wordt gebruikt om effecten van genactiviteit te controleren. Drew Endy vertelt zelf op YouTube hoe die biologica in elkaar steekt, maar daarmee wordt niet echt duidelijk hoe de onderzoekers te werk zijn gegaan.
Een genetische EN-poort
Op npr.org legt Geoff Brumfiel het, voor leken, wat beter uit. Het komt er op neer dat in een DNA-streng de transcriptor wordt ingebouwd. Als die transcriptor ‘dicht’ is, dan kan RNA-polymerase niet zijn transcriptiewerk doen, staat de transcriptor ‘open’, dan gebeurt dat wel en wordt er, dus, GFP geproduceerd. Door nu twee transcriptors achter elkaar te zetten, kan je, bijvoorbeeld, een EN-poort maken, waarbij elk van de transcriptors door een bepaalde stof wordt geregeld (de transcriptor wordt door de integrases losgeknipt en omgedraaid).
Bron: Cees Dekker

DNA gebruikt als katalysator

DNA, het ‘levensmolecuul’, is niet alleen te gebruiken als archief voor de eiwitfabricage in een cel, maar ook als katalysator, een stof die een chemische reactie mogelijk maakt en/of versnelt. Scheikundigen ontwerpen katalysatoren bij voorkeur op de tekentafel, maar het is nog niet zo eenvoudig die ontwerpen ook in de praktijk te maken. In de cel heten katalysatoren enzymen. Je zou ze de werkpaarden van het leven kunnen noemen. Enzymen katalyseren biologische processen, waarbij heel ingewikkelde organische verbindingen worden opgebouwd (of afgebroken). Enzymen zijn zelf weer eiwitten, opgebouwd uit aminozuren. Scott Silverman en zijn medewerkers aan de universiteit van Illinois denken dat DNA hulp kan bieden. “Ons idee is om kunstmatig gesynthetiseerde stukjes DNA te gebruiken om zijketens van eiwitten te veranderen, waardoor hun biologische functie verandert”, stelt Silverman in een persbericht.
Een belangrijke reactie in levende systemen is de toevoeging of verwijdering van een fosfaatgroep, de ‘rest’groep van fosforzuur, aan een eiwit. In het rijk van de eiwitten zijn de aminozuren serine en tyrosine verantwoordelijk voor het toevoegen of verwijderen van fosfaatgroepen, waardoor de eiwitfunctie verandert of het enzym wordt uit- of aangeschakeld. Zonder katalysatoren duurt dat lang ( in de orde van duizenden of zelfs miljoenen jaren). In de natuur zorgen kinases en fosfatases er voor dat die reacties vaart krijgen.
Silverman en zijn groep slaagden er in stukjes DNA dat katalyserende werk te laten doen. Volgens Silverman probeerde hij met zijn medewerkers te laten zien dat DNA geschikt is al katalysator. Nu dat is aangetoond gaat hij verder. “We proberen nu uit te vinden welke reacties DNA kan katalyseren en hoe we DNA-katalysatoren kunnen vinden die die bepaalde reacties versnellen.” Om stukjes DNA te bepalen die de fosfaat-additie katalyseren, werd gebruik gemaakt van een in-vitro-selectieproces. Simpel gesteld komt dat neer op een hele reeks petrischaaltjes met elk een stukje DNA en de benodigde reagentia en dan maar kijken in welk schaaltje de reactie loopt. Niet bepaald hogere scheikunde.
De DNA-katalysatoren bleken hun actieve arbeid ook te verrichten in de nabijheid van andere eiwitten. Die toevoegingen moesten aantonen dat de truc ook werkt in een cel(achtige omgeving).

Bron: Eurekalert

Omnimedicijn tegen foute cellen?

dr. Beth Levine van de universiteit van TexasHet is natuurlijk al vaker vertoond, onderzoekers die hoop geven op een doorbraak in de bestrijding van kanker en en passant ook maar meteen van die ziekte van Alzheimer en andere hersenaandoeningen, maar het moet er eens van komen. Medewerkers van het centrum van autofagie-onderzoek van de universiteit van Texas in Dallas, hebben een eiwitachtige verbinding gesynthetiseerd die de potentie schijnt te hebben bij het aanschakelen van een proces in cellen dat autofagie wordt genoemd. Bij dat proces worden defecte of onnodige celdelen afgebroken tot de basisbouwstenen voor de aanmaak van nieuwe biomoleculen, maar autofagie dient ook om binnengedrongen, virussen, bacteriën of lichaamsvreemde eiwitten onschadelijk te maken door ze af te breken. Met dat laatste vervult autofagie een functie in ons afweersysteem.
Wanneer dat proces ‘regelbaar’ is met behulp van een eenvoudige peptide, dan zou je daarmee greep krijgen op tot nu toe ongrijpbare processen als kanker en Alzheimer. Het gesynthetiseerde peptide, dat ‘luistert’ naar de naam Tat-becline 1, zou zijn werking bewezen hebben in proeven met muizen. Met Tat-becline 1 behandelde muizen bleken ongevoelig te zijn voor het Westnijl- en chikungunya-virus, door muggen overgebrachte ziekteverwekkers. Menselijke cellen die met dit dit peptide werden behandeld bleken bestand tegen hiv. Directeur van het centrum dr. Beth Levine verwacht dat door de grote rol die autofagie speelt in het afweersysteem, stoffen die dat proces in werking stellen een grote potentie hebben in het voorkomen en de bestrijding van een breed scala aan ziektes.
De door het centrum gesynthetiseerde peptide is ‘afgeleid’ van becline 1, een van de eerste peptiden die is gevonden, die een rol speelt bij autofagie in zoogdiercellen.

Bron: http://www.utsouthwestern.edu/newsroom/news-releases/year-2013/feb/peptide-levine.html