Volwassen stamcellen: vergeten door evolutie?

"Allrounders" kunnen de overblijfselen zijn van vroegere evolutionaire voorlopers

De bovenste afbeelding toont in het midden van de afbeelding het product van de fusie van een multipotente, volwassen stamcel gekenmerkt door de expressie van een groen fluorescerend eiwit met een hartspiercel (rood gekleurd). Bovendien kunnen niet-gefuseerde stengel- en hartspiercellen worden gezien. Onderste paneel: de combinatie van fasecontrast en fluorescentiemicroscopie toont de expressie van de groene stamcelmarker in de kern van een hybride hartspiercel. Bovendien kunnen verschillende niet-gefuseerde cellen worden gezien. © MPI voor Heart and Lung Research
voorlezen

Volwassen stamcellen staan ​​al geruime tijd centraal in de wetenschap. Het gaat niet alleen om een ​​mogelijk gebruik in de geneeskunde of biotechnologie, de onderzoekers willen ook weten wat de werkelijke taak van volwassen stamcellen zou kunnen zijn. Niet in de laatste plaats, aangezien ongedifferentieerde cellen met karakteristieke eigenschappen voor stamcellen in steeds meer organen zoals de lever, hersenen en spieren worden gevonden, wordt aangenomen dat deze cellen betrokken zijn bij herstelprocessen in de organen. Max Planck-wetenschappers hebben nu in een nieuwe studie aangetoond dat ten minste enkele van de volwassen stamcellen alleen overblijfselen van eerdere embryonale differentiatieprocessen of zelfs voetafdrukken van evolutie kunnen zijn.

Als basis voor hun onderzoekswerk dienden de wetenschappers van het Max Planck Instituut voor Hart- en Longonderzoek in Bad Nauheim twee cellijnen van zogenaamde mesenchymale stamcellen (volwassen stamcellen gevonden in organen, in het beenmerg of in de navelstreng), de eerder geïsoleerd uit het beenmerg van muizen. De eigenaardigheid van de gebruikte methode was om af te zien van de toevoeging van groeifactoren aan het kweekmedium om te voorkomen dat de cellen voortijdig differentiëren. De wetenschappers ontdekten dat de twee cellijnen verschillen in de expressie van typische stamcelmarkers. Dit suggereert dat mesenchymale stamcellen een heterogene groep van verschillende cellen met vergelijkbare kenmerken zijn.

Zoals gehoopt, gebruikten de onderzoekers vervolgens bepaalde stoffen om deze stamcellijnen over te halen om eiwitten uit te drukken die kenmerkend zijn voor spiercellen. Interessant is dat wanneer een bepaald pad, het zogenaamde wnt-signaalpad, werd gestimuleerd, cellen zich ontwikkelden in de richting van hartspiercellen. Daarentegen konden bepaalde kenmerken van skeletspiercellen op de cellen worden aangetoond als ze eerder waren gestimuleerd met een eiwit dat CDO wordt genoemd.

Differentiatieproces niet voltooid

Hoewel in beide benaderingen een aantal spierspecifieke genen in de cellen werd geactiveerd, wat het begin van een differentiatieproces aangeeft. Maar dit bleef blijkbaar halverwege. Na activering van de wnt-signaleringsroute werd bijvoorbeeld geen typisch streeppatroon waargenomen, wat duidt op onvolledige ontwikkeling van het contractiele apparaat.

Ook was de expressie van markergenen voor cardiomyocyten, zoals het "alpha myosin heavy chain" -eiwit, pas na nog een zogenaamde epigenetische herprogrammering (een erfelijke wijziging van het DNA zonder de basensequentie te veranderen, bijv. de methylering van een base) detecteerbaar. In dit proces worden delen van de epigenetische definitie van een cel als het ware opnieuw geformatteerd en zijn dus beschikbaar voor externe signalen voor herprogrammering. tonen

Fusie van stam- en spiercellen

Karakteristieke kenmerken werden ook zichtbaar in de differentiatie naar skeletspieren, maar ontwikkelden nooit echte, multinucleaire skeletspiercellen. Aan de andere kant werden ten minste fusies tussen de mesenchymale stamcellen en skeletspiercellen waargenomen.

Voor hun onderzoeksresultaten, die ze rapporteren in het tijdschrift "Molecular and Cellular Biology", hebben de Max Planck-onderzoekers twee verklaringen: ten eerste, een van deze stamcellen mist misschien een factor die in de stamcel kan worden gevonden waarvoor volledige differentiatie in gespecialiseerde cellen of weefsels absoluut noodzakelijk is.

Anderzijds zou in ieder geval voor sommige van de bekende volwassen stamceltypen in de toekomst kunnen worden overwogen dat ze "slechts" rudimenten zijn van eerdere embryonale differentiatieprocessen of zelfs verspreide overblijfselen van vroegere evolutionaire voorlopers. Hoewel deze cellen nog steeds een plasticiteit vertonen die kenmerkend is voor stamcellen, is het niet mogelijk om er een directe fysiologische functie aan te ontlenen.

(idw - MPG, 03.11.2005 - DLO)