Hoe houd je springende genen in bedwang?

Geplaatst op door
Beantwoorden

De eierstokken van een fruitvliegje Eierstokken van een fruitvliegje. De eiwitten die een rol spelen in de piRNA-route zijn groen, DNA blauw (foto IMBA)

In de loop van de evolutie is er heel wat ‘ongerief’ in ons DNA terechtgekomen. Springende genen (ook wel transposons genoemd) zijn daar een voorbeeld van. Eigenlijk zouden we die springende genen liever kwijt dan rijk zijn, omdat ze het grote risico in zich bergen van ernstige mutaties en het breken van DNA-strengen. Dat is niet gebeurd. Die transposons worden echter onschadelijk gemaakt door een verdedigingsmechanisme, dat nu door een groep onderzoekers rond Julius Brennecke van het instituut voor moleculaire biotechnologie in Wenen (IMBA) is uitgeplozen bij fruitvliegjes. Het blijkt dat zo’n vijftig genen zijn betrokken bij het belangrijkste beschermingsmechanisme tegen de kwalijke effecten van springende genen, dat aangeduid wordt met piRNA-route.
Pakweg de helft van het menselijke, maar ook ander dierlijke en plantaardige erfgoed (genoom) bestaat uit wat genoemd wordt genoomparasieten zoals transposons. Deze ‘zelfzuchtige’ genen kunnen zich bij de voortplanting min of meer vrij door het DNA-molecuul verplaatsen. Dat is, zoals gezegd, riskant voor de soort, maar planten en dieren hebben zich daartegen gewapend. Je zou het kunnen beschouwen als een soort genoomimmuunsysteem.
Tot nu toe was er weinig van bekend hoe dat mechanisme werkt. Ruw geschetst werkt dat mechanisme met bepaalde eiwitten (Piwi-eiwitten) die binden aan stukjes RNA en zo een complex vormen. Die complexen herkennen transposons en voorkomen dat die stukjes DNA worden omgezet in RNA en verhinderen dus de vorming van ongewenste eiwitten.
De 50 geïdentificeerde genen die bij dat mechanisme zijn betrokken in het fruitvliegje, komen voor een belangrijk deel ook in het menselijk erfgoed voor. De onderzoekers verwachten dan ook dat deze resultaten ook, althans deels, gelden voor andere dieren (ook mensen). Sommige van die genen zijn nodig voor het produceren van piRNA’s, maar andere zijn verantwoordelijk voor de stofwisseling in de mitochondriën (de ‘energiecentrale’ van een cel), het transport van RNA of de transcriptie.
De ontdekking van de Weense onderzoekers is pas het begin. Er blijven genoeg vragen over. Bijvoorbeeld waarom die transposons nog in ons erfgoed zitten. Je zou kunnen zeggen dat dat een ingebouwd mechanisme voor evolutie is, maar is dat ook zo? Een andere kwestie is natuurlijk hoe de piRNA’s van generatie op generatie worden doorgegeven. Wordt, ongetwijfeld, vervolgd.

Bron: AlphaGalileo (foto: IMBA)

Afweer gedeeltelijk onderdrukt

Geplaatst op door
Beantwoorden

Gedeeltelijke onderdrukking afweersysteem Ons afweersysteem is een mooi systeem, maar soms zou je willen dat het niet werkte. Mensen met een transplantaten moeten afweerremmende medicijnen slikken en sommige medicijnen worden bestookt door ons defensiesysteem. Of soms is ons afweersysteem in de war en dan keert het zich tegen het eigen lijf zoals bij reuma.
Dat hele afweersysteem lamleggen is niet zo’n goed idee, maar in bepaalde gevallen, zoals bij transplantaties, ontkom je daar niet aan. Wat zou het niet aardig zijn als je alleen dat stukje van het afweersysteem zou uitschakelen dat voor ‘moeilijkheden’ zorgt (kan zorgen).
Precies dat hebben onderzoekers van het Amerikaanse Scripps-instituut gedaan. Ze slaagden er in bij hemofiele muizen de afweer tegen een toegediende stollingsfactor (factor VIII) uit te schakelen, terwijl het immuunsysteem overigens intact bleef. Bij hemofilie (bloederziekte) ontbreken bepaalde eiwitten (stollingsfactoren) die er voor moeten zorgen dat bij verwonding het bloed stolt. Hemofiliepatiënten krijgen die stollingsfactoren toegediend, maar bij zo’n 20 tot 30% maakt het afweersysteem die vreemde indringers weer onklaar.
De onderzoekers, onder aanvoering van James Paulson, maakten daarbij gebruik van de bijzondere kernmerken van de zogeheten B-cellen, die een belangrijke rol spelen in het afweermechanisme van ons lichaam. B-cellen, behorend tot de witte bloedlichaampjes of lymfocyten, zijn er in vele soorten en maten. Zo’n gespecialiseerde cel reageert op een heel specifiek antigeen (elke stof die een afweerreactie oproept) en zorgt er vervolgens voor dat het antilichaam wordt aangemaakt dat het antigeen onschadelijk maakt. Daarnaast bezit zo’n B-cel een receptor die in de aanwezigheid van een bepaald molecuul er voor zorgt dat de B-cel sterft. Dat alles is bedoeld om er voor te zorgen dat het afweersysteem maat houdt.
Van die laatste mogelijkheid hebben de TRSI-onderzoekers gebruik gemaakt. De stof die de celdood in gang zet bij die specifieke factor VIII-B-cellen is glycan, een soort suiker. Dat gebeurt wanneer glycan koppelt aan de receptor (CD22 in het plaatje). Door de hemofiele muizen nu nanodeeltjes toe te dienen waarin zowel glycan als de stollingsfactor VIII zitten, bleken ze die factor VIII-B-cellen uit te schakelen die zich anders tegen de vreemde stof zou hebben gekeerd. De toediening van de nanodeeltjes zorgde er ook voor dat het effect (het niet afstoten van factor VIII) maanden aanhield en mogelijk permanent zou kunnen worden.
Deze, wat genoemd wordt, liposomale nanodeeltjes zijn, voor andere toepassingen, al goedgekeurde door het Amerikaanse geneesmiddelenagentschap FDA, zodat klinische proeven bij mensen wat minder problematisch zullen zijn dan zonder die goedkeuring. De onderzoeksgroep gaat nu uitzoeken of deze techniek ook kan worden gebruikt bij transplantaties of bij autoimmuunziektes als multiple sclerose. “We weten dat die zaken ingewikkeld zijn, maar onze techniek zou, in combinatie met anderen, kunnen helpen.”, zei Paulson.

Bron: Science Daily (plaatje uit artikel in J.Clin.Inv.)

Komt er dan toch een mammoet?

Geplaatst op door
Beantwoorden

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

Was Mitalipov alleen maar slordig?

Geplaatst op door
Beantwoorden

Kort nadat  Shoukrat Mitalipov het opzienbarende nieuws via het wetenschapblad Cell had bekend gemaakt dat hij met zijn medewerkers via klonen embryonale stamcellen had ontwikkeld, maakten zelfbenoemde referenten op de webstek PubPeer bekend dat in het Cell-artikel foto’s meermalen zijn gebruikt met een ander bijschrift. Zo zou een en dezelfde foto zijn gebruikt om de gekloonde stamcellen te tonen terwijl dezelfde foto ook de illustratie moest zijn van op conventionele wijze verkregen embryonale stamcellen (namelijk van embryo’s).

Slordig of frauduleus?Links de cultuur van stamcellen die via klonen zou zijn ontwikkeld, rechts de op natuurlijke verkregen embryonale stamcellen (foto Der Spiegel).

De gedachten gaan meteen naar de Zuid-Koreaan Woo Suk Hwang die in 2005 door de mand viel toen hij beweerde via klonen embryonale stamcellen te hebben ontwikkeld. Of dat bij het Mitalipov c.s. ook zo is, valt nu nog niet te zeggen. Verschillende onderzoekers wijzen op de korte tijd die de onderzoekers kregen om het artikel persklaar te maken: 30 april ontvangen, 3 mei gereviseerd en geaccepteerd, 15 mei gepubliceerd. “De resultaten zijn echt, de cellijnen zijn echt, alles is echt”, zei Mitalipov tegen het wetenschapsblad Nature. Ter ontlasting voor de onderzoekers kan gezegd worden dat er niet met de foto’s is geknoeid. Vreemd is natuurlijk wel dat ook de redactie van Cell de gelijkenis niet is opgevallen. Of zou ook die onder extreme tijdsdruk hebben gestaan?

Bronnen: New Scientist, Der Spiegel  (foto Der Spiegel)

Gericht gaatjes prikken in cellen

Geplaatst op door
Beantwoorden

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

 

Zicht terug met stamcelbehandeling

Geplaatst op door
Beantwoorden

Doorsnee van het oog
Een experimentele stamcelbehandeling heeft een man die blind was geworden door netvliesveroudering zijn zicht weer teruggegeven. Netvliesveroudering, of nauwkeuriger maculadegeneratie (macula is de gele vlek op het netvlies), maakt dat de patiënt alleen nog maar wat aan de rand van zijn blikveld waarneemt. De man zou nu weer voldoende kunnen zien om te mogen autorijden. De klinische proef met embryonale stamcellen, begonnen in 2011, was bedoeld om de veiligheid van de stamcelbehandeling te testen. Andere behandelde patiënten merkten dat hun gezichtsvermogen iets verbeterde, maar deze ene patiënt sprong daar boven uit. Zijn gezichtsvermogen verbeterde van praktisch blind (gezichtsvermogen van 5%) tot redelijk (50%). De proef is uitgevoerd door het Amerikaanse bedrijf Advanced Cell Technology. De 22 patiënten waren allen slachtoffer van netvliesdegeneratie, waarvan de ene vorm het gevolg is van veroudering en de andere (macula-dystrofie) erfelijk is. In beide gevallen gaat het om verlies van zogeheten pigmentepitheelcellen van het netvlies. Die cellen zijn essentieel voor het goed functioneren van het netvlies. De patiënten kregen nieuwe pigmentepitheelcellen ingebracht die waren ontwikkeld uit embryonale stamcellen.

Bron: New Scientist

Discussie over klonen laait in Duitsland weer op

Geplaatst op door
Beantwoorden

De Duitse stamcelexpert Oliver Brüstle
Het bericht dat in Amerika uitgaande van een huidcel via klonen embryonale stamcellen zijn geproduceerd heeft in Duitsland de discussie over de (on)wenselijkheid van klonen weer doen oplaaien, zo blijkt uit reacties op dat nieuws in Der Spiegel-online. Opvallend is dat de meeste reageerders op het artikel van Nina Weber positief staan tegenover het klonen. Even opvallend is het commentaar van Oliver Brüstle, in Webers artikel aangehaald als dé Duitse stamcelexpert, die het onwaarschijnlijk acht dat de door Mitalipov geproduceerde embryonale stamcellen ooit zullen worden ingezet voor therapeutisch gebruik. Daarvoor zou eerst een embryo moeten worden ontwikkeld, is zijn verhaal, en dan zijn we, wat de discussie betreft, weer terug bij AF. In Nederland lijkt nauwelijks iemand zich druk te maken over klonen.

Bron: Der Spiegel

Lege eicel + kern huidcel = embryonale stamcel

Geplaatst op door
Beantwoorden

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

Geplaatst op door
2

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

Een biefstukje voor 2,5 ton

Geplaatst op door
Beantwoorden

Vlees uit het lab Het klinkt prachtig: spiercellen in een lab maken, waar we dan onze behoefte aan vlees mee kunnen verzadigen, maar de voeten en aarde zitten nog (?) in de weg. Vorig jaar kwam dat nieuwtje naar buiten. Mark Post van de universiteit van Maastricht wil nu een maaltje bereiden met kunstvlees dat is ‘opgetrokken’ uit in het lab gekweekte spiercellen (de voornaamste substantie van vlees). Hij wil er over een aantal weken in Londen een maal mee bereiden. Het zal een maaltijd worden die wat aan de dure kant is. Het biefstukje (of de hamburger, zoals de New York Times natuurlijk zegt) van anderhalve ons zal zo’n $ 325 000 (€ 250 000) kosten. Voor Post is het kookfestijn bedoeld om geld aan te trekken.
Helemaal koosjer is het kunstvlees niet. Zo wordt bij de ‘bereiding’ uit stamcellen foetaal kalfsbloed gebruikt. Dat is natuurlijk niet zo fijn en, natuurlijk, zal de prijs een beetje klantvriendelijker moeten worden. Post stelt in de Amerikaanse krant dat hij in ieder geval aangetoond heeft dat het mogelijk is ‘vlees’ te fabriceren zonder beesten te hoeven doden.

Bron: New York Times