Hoe identieke cellen willekeurig hun lot kiezen
Identieke cellen in een identieke omgeving maken andere keuzes over wat ze worden. Nieuw onderzoek toont hoe het samenspel tussen toeval en vaste biologische programma’s bepaalt welk celtype er uiteindelijk ontstaat.
In de embryonale ontwikkeling moeten cellen beslissen welk type cel ze worden: een hartspiercel, een neuron, of een immuuncel. Hoe die beslissing tot stand komt, is niet volledig duidelijk. Lange tijd werd gedacht dat de omgeving van een cel de doorslag geeft. Maar identieke cellen in dezelfde omgeving kiezen soms toch verschillende richtingen.
Onderzoekers gebruikten de sociale amoebe (Dictyostelium discoideum) als modelsysteem. Dit organisme is bijzonder geschikt voor dit soort vragen: het is eenvoudig, goed te manipuleren en zijn cellen vertonen hetzelfde fenomeen van cel-identiteitskeuzes als zoogdiercellen.
Toeval als biologisch mechanisme
Wat de studie laat zien, is dat cellen al vóór de eigenlijke deling voorbereid worden op een bepaald lot. Die voorbereiding (in het Engels aangeduid als ‘lineage priming’) is deels willekeurig en deels bepaald door vaste moleculaire programma’s. Het is niet het ene of het andere: beide factoren werken samen.
De variatie in celkeuzes is geen fout in het systeem. Evolutionair heeft het voordeel: als alle cellen hetzelfde reageren op een veranderende omgeving, is een organisme kwetsbaarder dan wanneer er van nature variatie bestaat in hoe cellen reageren.
Relevantie voor veroudering
Bij veroudering verandert de manier waarop cellen identiteitskeuzes maken. Stamcellen produceren minder goed de juiste celtypen op het juiste moment. Of dat komt door verschuivingen in het willekeurige deel, het vastgelegde deel, of beide, is een open vraag die dit type onderzoek helpt te beantwoorden.
De directe klinische toepassingen zijn nog ver weg. Maar beter begrijpen hoe cel-identiteit tot stand komt, is een noodzakelijke voorwaarde voor het ontwikkelen van therapieën die celdifferentiatie sturen bij ziekte of veroudering.