21 mei

Cel-cel-interacties in kaart brengen met nieuwe methode

Terug naar nieuws

Wetenschappers van het Hubrecht Institute (KNAW) hebben een methode ontwikkeld om een netwerk van cel-cel-interacties in kaart te brengen. Met deze nieuwe methode kunnen nieuwe groepen cellen worden ontdekt in verschillende organen. Een team uit de groep van Alexander van Oudenaarden schrijft dat in een artikel, dat vandaag werd gepubliceerd in het tijdschrift Nature Methods.

Cellen en hun functies worden beïnvloed door hun niche: de cellen in de nabije omgeving. Bij het bestuderen van niches in een organisme moeten onderzoekers vooraf aannames maken die zijn gebaseerd op de cellen die zich in die niche bevinden. Dat kan de ontdekking van nieuwe groepen cellen in de weg staan. Onderzoekers van het Hubrecht Institute, onder leiding van Alexander van Oudenaarden, hebben nu een nieuwe methode ontwikkeld om nieuwe niches te ontdekken. Deze methode is gebaseerd op het in kaart brengen van daadwerkelijke cel-cel-interacties met single-cell mRNA sequencing.

Individuele cellen
Single-cell mRNA sequencing is een techniek die onderzoekers in staat stelt om het genetische expressieprofiel van individuele cellen te bepalen. Dat gebeurt door het mRNA van een enkele cel een aantal keren te vermenigvuldigen en het materiaal een moleculaire barcode toe te kennen. Daarna kunnen onderzoekers het mRNA van meerdere cellen samenvoegen en analyseren, maar kunnen ze het toch traceren naar de cel waar dit oorspronkelijk vandaan kwam. Deze experimenten geven dus informatie over de genen die elke onderzochte individuele cel tot expressie brengt.

Interacties
Als model voor hun onderzoek gebruikten eerste auteur Jean-Charles Boisset en zijn collega’s het beenmerg van de muis. In deze niche bevinden zich namelijk alle soorten hematopoëtische cellen, de voorlopers van bloedcellen. Hoe deze beenmergcellen zich tot elkaar verhouden en wat hun interacties zijn, is echter grotendeels onduidelijk. Met behulp van single-cell mRNA sequencing en microdissectie ontdekten de wetenschappers een wisselwerking tussen verschillende cellen: de promyelocyt (voorloper van de granulocyt) en de plasmacel. Ook de megakaryocyt (voorloper van het bloedplaatje) en de neutrofiele granulocyt bleken interacties met elkaar aan te gaan. Boisset en zijn collega’s pasten deze methode vervolgens succesvol toe op crypten in de darm. Hier bleek een wisselwerking te zijn tussen Lgr5-stamcellen en hormoonproducerende Tac-entero-endocriene cellen.

Niches in kaart brengen
Volgens Boisset en zijn collega’s kan dit onderzoek een aanvulling zijn op alle ontwikkelingen in het veld van de transcriptomics: de technieken die worden gebruikt om het transcriptoom, alle RNA-transcripten van een organisme, te bestuderen. Want hoewel het met deze ontwikkelingen in de toekomst wellicht mogelijk wordt om alle aanwezige celtypen in een niche te herkennen, kunnen onderzoekers dan nog geen uitspraken kunnen doen over de interacties die deze cellen met elkaar aangaan. De onderzoekers zijn er met hun methode, die ze ProximID hebben genoemd, in geslaagd om voorspellingen te doen over de interacties in de beenmergniche tussen witte bloedcellen en hun voorlopers, en hopen dat ProximID in de toekomst van pas zal komen bij het in kaart brengen van andere niches.

Mapping the physical network of cellular interactions
Jean-Charles Boisset, Judith Vivié, Dominic Grün, Mauro Muraro, Anna Lyubimova, Alexander van Oudenaarden
Nature Methods, DOI: 10.1038/s41592-018-0009-z

Alexander van Oudenaarden is directeur en groepsleider bij het Hubrecht Institute, hoogleraar Kwantitatieve Biologie van Genregulatie aan het UMC Utrecht en de faculteit Bètawetenschappen van de Universiteit Utrecht, en een van de onderzoeksleiders van Oncode Institute. Zijn groep gebruikt een combinatie van experimentele, computationele en theoretische benaderingen om de besluitvorming in cellen te kwantificeren. Het onderzoek is met name gericht op vragen uit de ontwikkelings- en stamcelbiologie.

Over het Hubrecht Institute
Het Hubrecht Institute is een onderzoeksinstituut dat zich richt op ontwikkelings- en stamcelbiologie. De 20 onderzoeksgroepen van het instituut doen fundamenteel en multidisciplinair onderzoek, zowel in gezonde systemen als in ziektemodellen. Het Hubrecht Institute is onderdeel van de Koninklijke Nederlandsche Akademie van Wetenschappen (KNAW) en bevindt zich op Utrecht Science Park ‘De Uithof’. Sinds 2008 is het instituut geaffilieerd met het Universitair Medisch Centrum Utrecht. Dit bevordert de vertaling van het onderzoek naar de kliniek. Het Hubrecht Institute heeft een partnerschap met het European Molecular Biology Laboratory (EMBL). Voor meer informatie, ga naar www.hubrecht.eu.

Over de KNAW
De Koninklijke Nederlandse Akademie van Wetenschappen (KNAW) is het forum, de stem en het geweten van de Nederlandse wetenschap. Zij ontleent haar gezag aan haar op kwaliteit geselecteerde leden. Vanuit een onafhankelijke positie bewaakt zij de kwaliteit en de belangen van de wetenschap en adviseert zij de regering. Zij is verantwoordelijk voor vijftien instituten die met hun onderzoek en collecties tot de voorhoede van de Nederlandse wetenschap behoren en internationale faam genieten.

Over Oncode Institute
Oncode Institute is een onafhankelijk instituut dat zich inzet om fundamentele inzichten over kanker zo efficiënt mogelijk te vertalen naar betere en meer betaalbare zorg voor de patiënt. Een team van vooraanstaande kankeronderzoekers, werkzaam in Nederland, is samengebracht onder een overkoepelende strategie in een missie-gedreven instituut dat zich richt op drie pijlers: excellent onderzoek, intensieve samenwerking en krachtige valorisatie. KWF Kankerbestrijding investeert samen met de ministeries van Economische Zaken & Klimaat, Onderwijs Cultuur & Wetenschap en Volksgezondheid, Welzijn & Sport, Health~Holland, NWO en ZonMw, in totaal €120 miljoen in Oncode Institute tot 2022.