Menselijke levercellen werken (in muis)

Geplaatst op door
Beantwoorden

Muizen met menselijke levercellenPetrischalen met leverweefsel: een staaltje zelforganisatie van de levercellen (foto Takanori Takebe )

 

 

 

 

Het is Japanse onderzoekers van de universiteit van stad Yokohama gelukt muizen levercellen te bezorgen, menselijke nog wel. Die cellen functioneerden. De levercellen waren ontwikkeld uit menselijke stamcellen. Na de transplantatie van de cellen duurde het twee dagen voordat de cellen verbonden waren met het celweefsel van de muizen.
Om er achter te komen of de cellen ook echt werkten gaven de onderzoekers de muizen voedsel dat bij mensen anders verwerkt wordt dan bij muizen. In de urine van de dieren werden afvalproducten gevonden die bij de menselijke stofwisseling horen. Ergo, de levercellen werkten in de muizenlevers. De Japanse onderzoekers maakten bij hun experimenten, tot hun eigen verassing, gebruik van het vermogen tot zelforganisatie van cellen.
De hoop bij dit soort onderzoek is gevestigd op het ‘synthetiseren’ van nieuwe organen uit eigen celmateriaal, waardoor er geen afweerreacties van het eigen immuunsysteem optreden. Het zal echter nog wel even duren voor dat het zo ver is. De ontwikkeling is nog lang niet zo ver dat er een ‘volwassen’ orgaan kan worden gemaakt. Zo moet de lever, voor zijn ontgiftende arbeid, verbonden zijn met de gal. Of dat met de door de Japanners gehanteerde methode ook gebeurt, valt nog niet te bezien. Volgens Takanori Takebe  van de onderzoeksgroep zal het nog zeker tien jaar duren voor de eerste experimenten met mensen zullen plaatsvinden.
Bijzonder aan het onderzoek is dat de onderzoekers geen gebruik maakten van embryonale stamcellen maar van tot stamcellen omgevormde gewone cellen, de zogeheten pluripotente stamcellen. Rond embryonale stamcellen speelt zich nog steeds een ethische kwestie af, omdat daarvoor in principe eerst embryo’s moeten worden gemaakt. Bij pluripotente cellen speelt die ethische kwestie niet. De Japanners kregen het voor elkaar dat die stamcellen zich ontwikkelden tot levercellen. Aan de kweek in petrischaaltjes (zie foto) werden weefselcellen toegevoegd. Vervolgens leek, tot verbazing van de onderzoekers, alles vanzelf te gaan. De stamcellen organiseerden zich zelf tot orgaanbestanddelen. Tot nu toe ging men er van uit dat dat alleen in de ontwikkeling van een embryo gebeurt.

Bron: Der Spiegel

Cellen ‘praten’ met elkaar

Geplaatst op door
Beantwoorden

Cellen praten met elkaarEen stamcelkolonie (100x vergroot). (foto: © Jonathan Göke/GIS)

 

 

 

 

 

Cellen praten met elkaar of althans ze hebben een manier om met elkaar te communiceren. Onderzoekers van het Genoominstituut in Singapore (GIS) en van het Max Planck-instituut voor moleculaire genetica (MPIMG) in Berlijn probeerden er achter te komen welk deel van het erfgoed hierdoor wordt geactiveerd en ontdekten een netwerk waarmee menselijke embryonale stamcellen met elkaar communiceren.
Embryonale stamcellen vormen het ideale ‘bouwmateriaal voor genetici. Die kunnen zich tot ieder celtype ontwikkelen. Hoe dat in zijn werk gaat en wat er dan precies moet gebeuren om zich tot de juiste cel te ontwikkelen is nog grotendeels duister. De onderzoekers kwamen er achter dat embryonale stamcellen signalen krijgen om nog even stamcel te blijven. Daarnaast spelen nog een groot aantal andere factoren om stamcellen in hun ‘maagdelijke’ staat te laten.
Communicatie is wezenlijk in celsystemen. Stamcellen moeten immers ‘weten’ wat ze moeten worden. De signalen activeren een keten aan chemische reacties in de cel, waardoor bepaalde genetische informatie in het DNA wordt ingeschakeld. De onderzoekers konden vaststellen dat een bepaald enzym (het kinase ERK2) bepaalde plaatsen op en buiten het DNA activeert zoals niet-coderende genen en histonen (eiwtten waar het DNA in ‘verpakt’ is), maar ook de celcyclus, stofwisseling en stamcelspecifieke genen.
Bij deze ’tamtam’ tussen de cellen is nog een ander eiwit betrokken:  ELK1. Dat wisselwerkt met ERK2 om de genetische informatie te activeren, maar vervult een korte tijd (1 s) een tegenovergestelde functie. Op de plaatsen op het genoom die niet door ERK2 worden ‘aangesproken’, dempt ELK1 dan de informatie, waardoor de cel niet verandert.
Eerste auteur Jonathan Göke van GIS: “Dat ERK-signaalsysteem is al jaren bekend, maar het is nu voor het eerst dat we hebben gezien wat er allemaal gebeurt in het erfgoed van stamcellen. We hebben veel processen gevonden die verbonden zijn met de signalering, maar we hebben ook onverwachte dingen gevonden zoals die duale rol van ELK1. Het zou interessant zijn om te bekijken hoe dat signaalnetwerk werkt bij andere cellen, in weefsels of bij ziekten.”  Volgens medeonderzoeker Ng Huck Hui is deze studie belangrijk omdat het ons (iets) leert van de manier waarop embryonale stamcellen functioneren.

Bron: Science Daily

Er is RNA in soorten en maten

Geplaatst op door
Beantwoorden

Michael McManus
RNA is een molecuul (complex dat wel) dat een grote rol speelt in de cel. Het bekendste RNA is het zogeheten boodschapper-RNA maar er zijn ook andere vormen van RNA die hun eigen partij meeblazen in de celhuishouding. Dat boodschapper-RNA (m-RNA) ‘leest’ de DNA-informatie op de genen op de DNA-streng en dient als mal voor de aanmaak van eiwitten in de ribosomen. Het overgrote deel van het DNA (meer dan 85%) is, zoals men vroeger zei, troep (junk). Maar ook dat niet-gen-DNA zorgt er voor dat er RNA ontstaat en het zou wel eens zo kunnen zijn dat die RNA producerende ’troep’ een grotere rol speelt bij erfelijke ziektes dan de rest van het ‘junk’-DNA,  vermoeden onderzoekers van de universiteit van Californië in San Fransisco.
De onderzoekers, onder leiding van Michael McManus, onderzochten welke stukken van het niet-gen-DNA (het gen-DNA wordt tegenwoordig maar op 1,5% van het geheel geschat) RNA maakten en welke niet. Ze kwamen tot vele duizenden voorheen onbekende, unieke RNA-sequenties, lincRNA’s gedoopt. “Nu wie die gevonden en geïdentificeerd hebben moeten we er achter zien te komen welke functie ze hebben,” zei McManus. Van slechts een handvol van die RNA-sequenties is bekend wat ze doen. Sommige regelen de activiteit van genen, andere begeleiden eiwitten op weg naar hun ‘werkplaats’. McManus vermoedt dat die speurtocht tientallen jaren zal duren.
Om de RNA-moleculen te traceren gebruikte McManus onderzoekgegevens van anderen (in totaal 125 dataverzamelingen), die de afgelopen jaren bij de bestudering van 24 typen menselijk weefsel waren verkregen. Het resultaat is de grootste verzameling lincRNA’s die er op het ogenblik is. Volgens McManus zijn zijn onderzoeksresultaten in overstemming met die van het zogeheten ENCODE-project waarvan in september vorig jaar de resultaten zijn gepubliceerd. In dat project ging het echter om cellijnen uit het lab, terwijl zijn studie gezond menselijk weefsel betrof.

Bron: Eurekalert (afb: Darryl Leja (NHGRI), Ian Dunham (EBI))

Heel genoom doorspitten vaak onnodig

Geplaatst op door
Beantwoorden

Een heel genoom omspitten om er achter te komen welke stukken van het DNA een rol spelen bij een bepaalde ziekte is niet nodig, zo heeft een onderzoeksgroep van het Baylor-instituut voor medisch onderzoek onder aanvoering van James Lupski en Richard Gibbs  aannemelijk gemaakt. Ze richten zich daarbij op de Charcot-Marie-Tooth-ziekte. Ze waren op zoek naar 12 afwijkingen in het DNA die verantwoordelijk zijn voor deze zenuwziekte of die betrekking hebben op respons op gebruikte medicijnen als beta-blokkers. Ze zochten die in het DNA van de patiënt maar ook in het zogeheten exoom (dat deel van het DNA dat voor eiwitten codeert) van dezelfde patiënt. Het bleek dat ook in het exoom die 12 afwijkingen konden worden gevonden. Het ‘lezen’ van een exoom is een stuk goedkoper dan van het volledige DNA, maar onderzoekers waren bang dat ze daarmee dingen zouden missen.
Het exoomlezen (vaak sequencen genoemd) geeft minder valspositieven en is nauwkeuriger dan het lezen van het hele genoom. Volgens Gibbs is exoomsequencen om er achter te komen hoe iemand op medicijnen reageert of om te bepalen welke (erfelijke) ziekte de patiënt heeft daarom ook verre te verkiezen boven het lezen van het hele erfgoed.

Bron: Eurekalert

Succesvolle genmanipulator onder verdenking

Geplaatst op door
Beantwoorden

RNG-techniek onder verdenking
Synthetische biologie staat (en valt) met de vaardigheid het erfgoed te manipuleren (oneerbiedig gezegd: het knippen en plakken van genen). Synthetische eiwitten, zogeheten CRISPR Cas RGN’s, leken daarbij perfect gereedschap. Je kon, bij wijze van spreken, naar believen stukjes DNA op een bepaalde plek in het genoom plakken of het er uit verwijderen. Een truc die bacteriën gebruiken om virussen en andere ziekteverwekkers onschadelijk te maken.
Dat mooie gereedschap blijkt toch zijn kwalijke kantjes te hebben, zo blijkt uit onderzoek van een groep aan het algemeen ziekenhuis in Massachusetts. De plak-en-knip-eiwitten plakten niet alleen stukjes DNA op de beoogde plaatsen, maar ook elders. Dat betekent niet meteen dat dit mooie gereedschap in de vuilnisbak kan worden gegooid. “We zullen”, zei J. Keith Joung van het ziekenhuis, ” de methode moeten verfijnen.”
Het gereedschap bestaat uit een combinatie van instrumenten. Het enzym Cas9, de schaar, is gekoppeld aan een kort stukje RNA dat past op het beoogde stukje DNA. Zoals gezegd is de gentechniek ‘geleend’ van bacteriën. Die kopiëren stukjes genetische codes van virussen of andere indringers en plakken dat in hun eigen DNA. Als dezelfde indringer zich later weer meldt, wordt diens DNA, met behulp van Cas9 in combinatie met het in eigen DNA geplakte stukje genetische code, effectief onschadelijk gemaakt.
Sinds een jaar passen onderzoekers die methode nu toe op het erfgoed van fruitvliegjes, zebravissen, muizen en menselijke cellen. Deze techniek zou een stuk effectiever zijn dan andere technieken die worden gebruikt voor het veranderen van het erfgoed als zinkvingernucleases (ZFN’s) of transcriptie-activatorachtige effectornucleases (TALEN’s). RGN’s kunnen zo worden ‘geprogrammeerd’, dat ze op diverse plaatsen nieuwe stukjes DNA kunnen plakken.
Het ging volgens de onderzoekers niet alleen mis bij stukjes DNA die maar een paar nucleotiden verschillen van het beoogde stukje (dat zou je een ‘vergissing’ kunnen noemen), maar ook bij stukjes DNA die tot wel vijf nucleotiden verschilden van het stukje DNA dat in het genoom geplakt moest worden. Dat misplakken is niet waargenomen bij de andere genmanipulatietechnieken. Joung heeft er alle vertrouwen in dat de problemen met de RGN-techniek kunnen worden opgelost, zodat die ook kan worden gebruikt voor therapeutische doeleinden bij mensen.

Bron: Science Daily (plaatje addgene)

Hoe het komt dat springende genen ons niet om zeep brengen

Geplaatst op door
Beantwoorden

transposons
Springende genen (of transposons) zijn ‘vreemde’ elementen in ons erfgoed. Ze heten zo omdat ze de neiging hebben een andere plek in het genoom op te zoeken; vaak tijdens een proces dat duplicatie genoemd wordt. Ongeveer de helft van het menselijke erfgoed bestaat uit deze ‘genparasieten’. Springende genen kunnen al springende mutaties veroorzaken of terugdraaien.
Die transposons zijn niet alleen maar reislustig, maar ze zijn ook honkvast: ze laten een kopie achter op hun oude stek. Op den duur zou dat de dood van de ‘gastheer’ betekenen, maar dat is in werkelijkheid niet zo. Onderzoekers van de universiteit van Nottingham hebben, samen met die van Cambridge en het kankerinstituut in Seattle (VS), gevonden hoe dat in zijn werk gaat.
Ronald Chalmers, hoogleraar moleculaire en celbioiologie in Nottingham, is min of meer per ongeluk tegen het antwoord opgelopen. “We deden biochemisch onderzoek en vonden toevallig de oplossing. Het is zo simpel dat we eerst het vernuftige ervan niet konden waarderen. Hoe was het mogelijk dat dat niet jaren eerder was ontdekt?”
Het enzym transposase is verantwoordelijk voor het ‘springproces’. Dat bindt zich aan de einden van een transposon en zorgt voor het knippen en het plakken op een nieuwe plek in de DNA-streng (met achterlating van een kopie). Als het aantal kopieën een drempel overschrijdt, dan stijgt de transposaseconcentratie en raken de bindingslocaties bezet. Het enzym moet dan ‘vechten’ voor een plekje waaraan het kan binden en dan stopt de transpositie (het ‘springen’ van de genen, dus). Een verdubbeling van het aantal kopieën halveert de transpositiesnelheid, zo bleek uit computerberekeningen. Met andere woorden: de springende genen ‘vergiftigen’ zich zelf en houden daarmee hun gastheer in leven.

Bron: AlphaGalileo

Internetmiljonair voorziet robot met ‘menselijk’ brein

Geplaatst op door
Beantwoorden

De Russische internetmiljonair Dimitri ItskovDe Russische internetmiljonair Dmitri Itskov wil robots maken met een, digitale, menselijke geest. Op een symposium in New York presenteerde hij zijn avatarplan dat dat doel zou moeten verwezenlijken.
Aan het symposium, een initiatief van Itskov, werd deelgenomen door een groot aantal wetenschappers en een paar robots. Vooral de presentatie van de Japanse onderzoeker Hiroshi Ishiguro, die een levensechte kopie van zichzelf op het podium het woord liet doen, dwong bewondering af. Hij vroeg zich af of onsterfelijkheid wenselijk is en, als het antwoord ‘ja’ is, wat de beste manier is om dat doel te bereiken.
Itskov (32) vindt verrichtingen van wetenschappers als Ishiguro niet ver genoeg gaan. Hij wil een beweging tot stand brengen die eendrachtig werkt aan een gemeenschappelijk doel, gesteund door overheden en de Verenigde Naties. “We bevinden ons in een tijd waarin technologie de menselijke evolutie kan beïnvloeden. Ik wil dat we de toekomst vormgeven, ter discussie stellen en scenario’s vermijden die de mensheid zouden kunnen schaden.”, zei hij volgens de Volkskrant.
In 2020 moeten mensen in staat zijn robots van afstand, met behulp van gedachten, te besturen. Onlangs heeft een experiment van de universiteit van Minnesota laten zien dat een vliegtuigje met gedachten is te besturen. In 2025 zou het menselijk brein moeten worden getransplanteerd naar een kunstmatige omgeving, een soort robotprothese ter vervanging van een stervend lichaam. In 2035 zou de techniek dan zo ver moeten zijn dat de menselijke geest een op een is om te zetten in een digitaal equivalent. In 2045 zouden kunstmatige breinen onstoffelijke, holografische lichamen moeten kunnen besturen.
Niet iedereen op de conferentie slikte het verhaal van Itskov als zoete koek.
Aartsbisschop Lazar Puhalo van de Orthodoxe Kerk in Amerika, die een wetenschappelijke achtergrond heeft in neurobiologie en natuurkunde, had grote twijfels. “Veel van wat we hier bespreken, is onmogelijk.”
Itskov erkent dat zijn ideeën een deel van het menselijke wezen in de weg staan, maar volgens hem is het dat waard. ‘Bij alles wat we ondernemen, raken we altijd iets kwijt’, zei hij. ‘We moeten altijd een prijs betalen.’

Bron: De Volkskrant

Peptide’schakelaar’ door licht gestuurd

Geplaatst op door
Beantwoorden

Peptidelichtschakelaar Onderzoekers van een aantal Catalaanse instituten hebben peptiden (relatief korte stukjes eiwit) gemaakt die onder invloed van licht van een bepaalde golflengte van vorm veranderen. Daarmee maken ze al of niet de reacties tussen andere eiwitten mogelijk. Je moet dan denken aan het openen of sluiten van ionkanalen in het celmembraan, waardoor stoffen wel of niet de cel binnen kunnen komen (of er uit). De Italiaanse onderzoekster Laura Nevola, verbonden aan het instituut voor biomedisch onderzoek van projectleider Ernest Giralt, heeft vier jaar gewerkt aan de ontwikkeling van de lichtgevoelige peptiden. Hiermee zouden biologische processen kunnen worden bestuurd en bestudeerd.
Dan zal het toch vooral gaan om cellen in een celkweek in een petrischaaltje (een glazen labschaaltje), al schijnen de gedachten ook uit te gaan naar therapeutische toepassingen bij huidaandoeningen of het oog. Er zal wel iets aan de golflengte gedaan moeten worden waarop de peptiden reageren. De nu gebruikte uv-straling (380 nm) is niet gezond voor de cel. Bovendien zal het gebruikte licht enig doordringend vermogen moeten hebben om het geheel te laten werken, zeker als het als therapeutische hulpmiddel zou worden ingezet. Ook de stabiliteit van de gemaakte peptiden laat nog te wensen over.

Bron: Eurekalert

Hooggerechtshof VS verbiedt octrooiering natuurlijke genen

Geplaatst op door
Beantwoorden

Opperrechter Clarence ThomasDe Amerikaanse opperrechter Clarence Thomas

Menselijke genen kunnen niet gepatenteerd worden. Dat heeft het Amerikaanse hooggerechtshof unaniem besloten. Kunstmatig gemaakte stukjes DNA zijn wél octrooieerbaar, stelde het hof. In Amerika was het, in tegenstelling tot Europa, al 30 jaar gebruikelijk om ook stukjes natuurlijk DNA te octrooieren. De zaak ging om patenten van een bedrijf uit Utah (Myriad Genetics, Salt Lake City) op genen die betrekking hadden op borst- en op baarmoederhalskanker. De Amerikaanse biotechnologische sector was zwaar in het geweer gekomen tegen een ban op DNA-patenten. Die zou grote investeringen in genonderzoek en in gentherapieën op losse schroeven zetten. Opperrechter Clarence Thomas betoogde dat een stuk DNA een product van de natuur is en niet patenteerbaar is omdat dat gen toevallig door de patentaanvrager geïsoleerd is.

Bron: BBC

Organisaties streven naar genetische werelddatabank

Geplaatst op door
Beantwoorden

DNA 69 instellingen uit 13 landen hebben de koppen bij elkaar gestoken om tot een wereldwijde uitwisseling van genetische informatie te komen, zo meldt het wetenschapsblad Nature. Er zouden standaards moeten komen en afspraken moeten worden gemaakt over het uitwisselen van DNA-sequenties in combinatie met de medische informatie, zo stellen de intiatiefnemers. “Nu”, zegt Francis Collins van de Amerikaanse gezondheidsorganisatie NIH, een van de 69 organisaties, “zijn er niet eens normen voor het vastleggen van genetische sequenties of voor het beoordelen daarvan.”
Een belangrijk probleem voor de initiatiefnemers is het nemen van de privacyhobbel. Het is hoe dan ook de bedoeling dat de patiënt de regie over zijn eigen gegevens blijft voeren, zo laat de alliantie weten. Een ander punt is dat instituten hun gegevens koesteren en die niet zonder meer met andere instituten willen delen.
Het initiatief heeft de steun van de belangrijkste spelers op dit terrein, stelt Nature. Naast de NIH zijn dat het Britse Welcome Trust Sanger-instituut en het genomie-instituut BGI in Shenzhen (China). David Altshuler, a geneticus in het Broad-instituut in het Amerikaanse Cambridge, lid van het acht leden tellende organisatiecomité, zou graag nieuwe leden begroeten.
Door de daling van het sequencen (het bepalen van de basevolgorde van het DNA), zijn er inmiddels miljoenen menselijke genomen bekend. Het zou, vinden de genetici, mooi zijn als we daar een totaal plaatje van zouden kunnen maken. Nu is de beschikbare informatie nog erg versnipperd opgeslagen.

Bron: Nature