Het vermogen van cellen om met elkaar te praten, is essentieel voor leven. Het speelt bijvoorbeeld een belangrijke rol bij de ontwikkeling van embryo’s, waarin cellen door middel van patroonvorming kunnen bepalen of ze hersencellen, spiercellen of huidcellen moeten worden. Door moleculen met elkaar uit te wisselen kunnen groepen cellen hun eigen ontwikkeling sturen.
Er is sprake van een soort diffuse taal die wetenschappers graag willen begrijpen. Onderzoekers van de TU Delft zijn er nu in geslaagd een softwareprogramma te ontwikkelen die daarbij kan helpen. “De software kan gesprekken tussen cellen voorspellen en visualiseren aan de hand van de betrokken moleculen”, schrijft de technische universiteit vandaag in een persbericht.
De software kijkt volgens onderzoeker Hyun Youk naar patronen, en een patroon ontstaat wanneer bepaalde genen in sommige cellen actief zijn, terwijl ze in andere cellen juist zijn uitgeschakeld. “Dit in- of uitschakelen van genen wordt gestuurd door de uitwisseling van moleculen. Een cel stuurt zijn buurman bijvoorbeeld molecuul A, waarmee het zegt dat de naastgelegen cel een bepaald gen moet activeren. De buurman kan dan bijvoorbeeld iets terugzeggen door een molecuul terug te sturen, of hetzelfde (of een ander) molecuul naar een andere buurman sturen.”
Op deze manier ontstaat er een soort “cellulaire dialoog” die de vorm aanneemt van een patroon. “Je kunt zo’n patroon visualiseren door de cellen waarin een gen is ingeschakeld een kleur te geven, en de cellen waarin hetzelfde gen is uitgeschakeld een andere kleur”, legt Youk uit.
Een Amoebe
Een goed voorbeeld is volgens hem het gedrag van een amoebe genaamd Dictyostelium discoideum die in de grond leeft. Op het moment dat er weinig voedsel voorhanden is, beginnen verhongerende cellen in de amoebe hun naastgelegen soortgenoten een bepaald molecuul te sturen. Op die manier zwengelen de hongerige cellen een gesprek aan. De boodschap “we verhongeren” verplaatst zich vervolgens als een spirale golf vanuit het centrum naar de randen van de kolonie.
Door het golfpatroon weten de andere cellen wat te doen. Ze bewegen zich naar het centrum van de spirale golf en vormen zo een “vruchtlichaam”, dat de vorm aanneemt van een omhoog staande stengel. Die vorm maakt het voor de wind makkelijker om de amoeben mee te dragen naar een andere plek, waar hopelijk meer voedsel te vinden is.
Software voor afluisteren cellulaire gesprekken
Het afluisteren van dit soort gesprekken is niet eenvoudig. Onderzoekers moeten erachter komen welke cel welk molecuul aanmaakt en in welke cel bepaalde genen zijn ingeschakeld, of juist niet. Dat vereist ingewikkelde en tijdrovende experimenten. “Met onze nieuwe software kun je cellulaire dialogen zichtbaar maken zonder experimenten te hoeven doen”, aldus Youk. “Dat maakt het veel makkelijker om deze processen te leren begrijpen.”
Als je dit artikel leuk vindt, lees dan ook:
