3 oktober

Nieuwe methode om celtypen in hoge zuiverheid te isoleren

Terug naar nieuws

Onderzoekers uit de groep van Alexander van Oudenaarden en Eelco de Koning hebben GateID ontwikkeld, een nieuwe methode waarmee cellen zuiverder geïsoleerd kunnen worden, zonder gebruik van antilichamen of een genetische reporter. Zo maakt GateID het mogelijk om verschillende celtypen, zoals stamcellen, te isoleren om ze nauwkeuriger te kunnen bestuderen. De onderzoekers hebben op 3 oktober hun resultaten gepubliceerd in het wetenschappelijk tijdschrift Cell.

Specifieke celtypen
Onze lichamen bestaan uit miljoenen cellen en onder deze cellen zijn er veel verschillende celtypen en subtypen die verschillende taken in het lichaam uitvoeren. Stamcellen bijvoorbeeld, zijn een zeldzaam subtype cellen dat cruciaal is voor de vorming en het onderhoud van organen. Daarnaast bestaan tumoren uit verschillende celtypen, die allemaal potentieel anders reageren op een behandeling. Het bestuderen van afzonderlijke celtypen en subtypen is van belang voor een beter begrip van hun eigenschappen en functies in gezondheid en ziekte.

Antilichamen
Tot op heden worden cellen die horen bij een bepaald te onderzoeken celtype, zoals stamcellen, geïsoleerd op basis van specifieke markers die aanwezig zijn aan de buitenkant van de cel. Voor de isolatie gebruiken onderzoekers fluorescerende antilichamen die aan deze markers kunnen binden, of maken ze genetisch gemodificeerde organismen waarin de betreffende cellen fluorescerend zijn gelabeld. In beide gevallen kunnen de fluorescerende cellen gedetecteerd worden en specifiek geïsoleerd worden met een flowcytometer. Hoewel deze methoden zeer effectief zijn, is deze aanpak niet altijd een optie. Genetische modificaties zijn bijvoorbeeld niet mogelijk bij mensen, en er zijn niet altijd antilichamen beschikbaar. Hierdoor zijn er bepaalde celtypen waartoe de onderzoekers dus nog altijd geen toegang hebben.

Nieuw hulpmiddel
Onderzoekers aan het Hubrecht Institute hebben een nieuw hulpmiddel ontwikkeld, genaamd GateID, waarmee de isolatie van bepaalde celtypen mogelijk is, puur op basis van de basale eigenschappen van de cellen. GateID gebruikt eigenschappen als vorm, grootte en korreligheid, die gemeten kunnen worden met een flowcytometer, hetzelfde instrument dat wordt gebruikt voor het isoleren van cellen op basis van de bovengenoemde antilichamen en genetische markers. Met deze nieuwe aanpak is het mogelijk om een gewenst celtype te isoleren zonder dat er genetisch gemodificeerde organismen of commercieel verkrijgbare antilichamen voor nodig zijn.

GateID
GateID gebruikt twee soorten informatie: informatie over de binnenkant en de buitenkant van de cel. Eerst genereren de onderzoekers een dataset door individuele cellen te verzamelen uit het geselecteerde orgaan of weefsel. Voor elke individuele cel worden zowel de basale eigenschappen van de cellen gemeten (hoe ze er vanbuiten uitzien) als de specifieke genen die tot expressie komen, of aan staan (hoe ze er vanbinnen uitzien). De onderzoekers identificeren vervolgens het celtype van elke individuele cel met behulp van de genen die tot expressie komen. De basale eigenschappen worden dan gekoppeld aan het geïdentificeerde celtype. Vervolgens kan GateID de beste basale eigenschappen selecteren om het gewenste celtype te isoleren in vele vervolgexperimenten. De onderzoekers tonen aan dat met GateID verschillende soorten celtypen tot zeer hoge zuiverheid geïsoleerd kunnen worden.

Schematische weergave van de GateID methode
Verrijking van de donkerblauwe cellen (bloedstamcellen) met GateID: de eerste balk in de grafiek laat zien dat de totale populatie cellen bestaat uit veel verschillende cellen, waaronder 29.6% bloedstamcellen, de tweede balk in de grafiek, na gebruik van GateID, laat zien dat de populatie een veel groter aandeel bloedstamcellen bevat, namelijk 93.8%.

 

 

Bloed en alvleeskliercellen isoleren
In hun onderzoek hebben de onderzoekers GateID gebruikt om vier celtypen van het immuunsysteem van een zebravis te isoleren, waaronder bloedstamcellen en voorlopercellen, en daarnaast alfa- en bètacellen uit de menselijke alvleesklier. In de toekomst kunnen onderzoekers GateID gebruiken om allerlei soorten cellen te bestuderen, van stamcellen tot tumorcellen.

Publicatie
Cell type purification by single-cell transcriptome-trained sorting. Chloé S Baron*, Aditya Barve*, Mauro J Muraro*, Reinier van der Linden, Gitanjali Dharmadhikari, Anna Lyubimova, Eelco J. P. de Koning & Alexander van Oudenaarden
* deze onderzoekers hebben evenveel bijgedragen

 

 

Alexander van Oudenaarden is directeur van het Hubrecht Institute, groepsleider, hoogleraar Kwantitatieve Biologie van Genregulatie bij het UMC Utrecht en de Universiteit Utrecht en Oncode Investigator.

 

 

Eelco de Koning is groepsleider bij het Hubrecht Institute en hoogleraar Diabetologie bij het Leiden Universitair Medisch Centrum.