Geherprogrammeerde cellen herbergen chromosomale structurele signatuur van cellulaire oorsprong

17 maart 2015

Wetenschappers van het Hubrecht Instituut hebben ontdekt dat iPSCs een chromosomale structurele signatuur van de cellulaire oorsprong verkrijgen wanneer zij worden geherprogrammeerd. Door deze signaturen kan het oorspronkelijke celtype bepaald worden, ondanks dat deze signaturen niet in de oorspronkelijke cel aanwezig waren. Het onderzoek is deze week gepubliceerd in Cell Stem Cell.

Geïnduceerde pluripotente stamcellen (iPSCs) zijn stamcellen die worden gegenereerd vanuit somatische cellen. Deze iPSCs hebben de mogelijkheid om bij te dragen aan alle weefsels, waardoor ze aantrekkelijk zijn voor ziektemodellen en regeneratieve geneeskunde. Veel verschillende somatische celtypen kunnen worden geherprogrammeerd tot iPSCs. Echter, behouden ze een ‘geheugen’ van hun celtype van herkomst zodanig dat differentiatie van de iPSCs een neiging weerspiegelt van het weefsel van herkomst.

Om herprogrammering en de moleculaire verschillen tussen iPSCs van verschillende cellen beter te begrijpen, hebben wetenschappers van het Hubrecht Instituut en het CRG in Barcelona onderzocht hoe genen die verantwoordelijk zijn voor somatische celfunctie worden uitgeschakeld en genen die belangrijk zijn voor stamcelfunctie worden ingeschakeld. Dit deden zij door te bestuderen hoe de driedimensionale structuur van het genoom wordt geaffecteerd door herprogrammering. Door vergelijking van het 3D-genoom in somatische cellen, iPSCs verkregen uit deze somatische cellen en ESCs, ontdekten Krijger et al. dat herprogrammering van somatische cellen gepaard gaat met grote veranderingen in de vouwing van het genoom die, ongeacht de oorspronkelijke cel, convergeren op de 3D-structuur van het pluripotente genoom. Desondanks onderscheiden specifieke topologische eigenschappen iPSCs volgens hun celtype van herkomst en lijken deze verschillen tijdens het herprogrammeren afhankelijk te zijn van hun ‘founder cell’.

Dit onderzoek laat zien dat iPSCs uit verschillende somatische celtypen specifieke transcriptionele en genoom-topologische eigenschappen hebben. Verschillende somatische cellen kunnen dus verschillende herprogrammeringstrajecten volgen. Verder onderzoek moet worden gedaan om de moleculaire basis van de correlatie tussen de herprogrammering trajecten, weefsel-specifieke genexpressie signaturen en genoom topologieën te ontdekken in verschillende iPSCs met verschillende oorsprong.

Artikel: http://www.cell.com/cell-stem-cell/fulltext/S1934-5909(16)00008-4