Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK!
In de darmen specialiseren stamcellen zich eerst voordat ze naar de juiste plek afreizen – in plaats van andersom. Dat ontdekte een groep Nederlandse wetenschappers.
Het is zo alledaags en vertrouwd dat je er niet eens bij stilstaat. En toch blijft het fascinerend hoe het lichaam een wondje zelf herstelt. Heb je je gesneden aan een brief? Dan activeert je lichaam direct stamcellen die als taak hebben om het beschadigde weefsel te repareren en dode cellen te vervangen. Zo zorgen de niet-specifieke stamcellen, die nog kunnen uitgroeien tot talloze specifieke cellen, ervoor dat je gezond blijft.
Lange tijd werd aangenomen dat stamcellen eerst naar de plek van bestemming reizen en zich daar specialiseren. Maar onderzoekers van het natuurkundige AMOLF-instituut en het Hubrecht Instituut hebben nu ontdekt dat het in de darmen precies andersom verloopt: stamcellen kiezen eerst hun identiteit en gaan dan pas naar de juiste plek. Dat schrijven de wetenschappers in Science Advances.
Lees ook:
Vernieuwend
Ook zonder letsel vernieuwt het lichaam zich constant. De huid wordt elke drie weken in z’n geheel vervangen en de binnenwand van de maag elke twee dagen. Van alle organen spant de lever de kroon: als je twee derde weg zou snijden, groeit het orgaan binnen drie weken weer volledig aan.
De cellen in de darmwand worden ongeveer elke week vernieuwd met behulp van stamcellen. Die ontwikkelen zich tot gespecialiseerde cellen met een eigen taak: de ene cel gaat stoffen afscheiden die de darm beschermen, de andere heeft de opdracht voedingsstoffen op te nemen.
TypeTracker-methode
Eerder onderzoek toonde al aan dat die darmstamcellen zich in de dalen van de darmwand bevinden, de zogeheten crypten. De meeste gespecialiseerde en functionele cellen zijn juist te vinden in de toppen van de darmwand, de villi genoemd. Wetenschappers dachten daarom dat de opwaartse beweging vanuit de crypten naar de villi stamcellen aanzetten om functionele cellen te worden.
Maar dat blijkt niet het geval te zijn, ontdekten de AMOLF- en Hubrecht-onderzoekers nadat ze experimenten uitvoerden op een darmorganoïde. Dat is een in het lab gekweekt en vereenvoudigd stukje darm, inclusief crypten en villi, dat de orgaanfunctie nauwkeurig nabootst. Het team maakte eerst een 3D-film van een groeiende organoïde. Daarna analyseerde het de opnames met de TypeTracker-methode. Een kunstmatig intelligent programma volgt dan alle cellen naarmate ze groeien en delen, en hun identiteit of type veranderen.
Eiwitten kleuren
De onderzoekers voegden nog een stap toe aan de techniek. “De identiteit van de cellen wordt bepaald door specifieke eiwitten,” legt Xuan Zheng van AMOLF uit in een persbericht, “maar het is onmogelijk om alle relevante eiwitten te visualiseren tijdens het groeiproces. In plaats daarvan gebruikte ik na de filmopname fluorescerende en gekleurde antilichamen die specifiek binden aan de verschillende eiwitten.”
Hierdoor zag het team dat stamcellen hun specialiteit – of identiteit – al veel eerder krijgen dan voorheen werd gedacht. Namelijk als ze nog diep in de crypten van de darmwand zitten en niet pas wanneer ze migreren naar de hoger gelegen villi. Met deze nieuwe TypeTracker-methode kunnen wetenschappers ook andere organen op celniveau bestuderen, evenals de effecten van mutaties en medicijnen op organoïden.
Bronnen: Science Advances, AMOLF & Hubrecht Institute, KIJK Zomereditie 2022