Genen bepalen de specialisatie van stamcellen

Bepaalde typen stamcellen "kiezen" de specialisatie van een persoon.

De celstructuren van het organisme verouderen en sterven geleidelijk af, waarna ze worden vervangen door nieuwe cellen. Dit mechanisme is kenmerkend voor bijna alle organen en weefsels. Structuren worden vernieuwd dankzij de reserve aan stamcellen. Dagelijks worden er in het volwassen menselijk lichaam vijfhonderd miljard nieuwe bloedcellen gevormd: rode bloedcellen, lymfocyten en bloedplaatjes.

Tijdens het proces van bloedceldeling blijven individuele dochterstructuren de rol van stamcellen vervullen om hun aantal te behouden, en de rest wordt getransformeerd tot bloedcellen. Deze transformatie verloopt in fasen en elke primaire stamcel kan een bloedcel vormen. Waarvan hangt de keuze van celtransformatie af, en hebben stamcellen specialisatie?

Hierbij is het belangrijk om de "erfelijke aanleg" van bepaalde structuren te analyseren. Daarom is het voor elke individuele cel noodzakelijk om zijn "voorouders" te vinden - dat wil zeggen, voorgaande cellen en "voorgaande voorgaande cellen": om een zogenaamde cellulaire "stamboom" samen te stellen. Hiervoor wordt met behulp van genetische modificatie een speciaal genlabel in het cellulaire DNA ingevoegd, waardoor het mogelijk is om het verder te observeren in de celpopulatie. En het moet niet zomaar een label zijn, het moet in elke celdelingsfase worden aangepast.

Wetenschappers van veel onderzoekslaboratoria, waaronder het Massachusetts Institute of Technology, het Dana-Farber Cancer Research Institute, etc., zijn geïnteresseerd in dergelijke projecten.

Enige tijd geleden hebben wetenschappers vastgesteld dat mitochondriaal DNA de natuurlijke genetische marker is die onderscheid kan maken tussen celgeneraties. Mutaties komen hierin vaak voor en zijn relatief eenvoudig op te sporen, in tegenstelling tot DNA in de celkern.

Tot op heden zijn er vele manieren om een specifieke structuur te observeren. Onderzoekers zijn er al in geslaagd om genealogische lijsten van vele menselijke bloedcellen samen te stellen. Er is ontdekt dat stamcellen van gezonde jonge mannen bloedstructuren vormen met dezelfde mate van specialisatie. Er zijn echter ook stamcellen die er de voorkeur aan geven om één celtype te vormen – bijvoorbeeld rode bloedcellen of eosinofielen. Deze voorkeur is relatief stabiel en wordt van generatie op generatie doorgegeven.

Wat gebeurt er naarmate leeftijdsgerelateerde veranderingen toenemen? Individuele stamcelgroepen beginnen andere te overheersen, wat geleidelijk leidt tot een afname van de diversiteit aan gemeenschappelijke celgroepen. Het exacte mechanisme van dit fenomeen is nog niet volledig begrepen.

Wetenschappers hebben geleerd de erfelijke geschiedenis van celstructuren te traceren en veranderingen in genactiviteit over generaties heen vast te stellen. Vermoedelijk is een dergelijk fenomeen niet alleen van toepassing op bloedcellen, maar ook op andere cellen in het menselijk lichaam.

Voor algemene informatie over het onderzoek, zie het tijdschrift Nature