Rinaldin: Cellulaire organisatie tijdens de ontwikkeling Terug naar onderzoeksgroep De Rinaldin groep maakt gebruik van kwantitatieve biologie om te onderzoeken hoe cellulaire structuren ontstaan en zich aanpassen tijdens de ontwikkeling van meercellige organismen. Op alle niveaus zijn meercellige systemen sterk georganiseerd. Moleculen, biochemische activiteiten en cellen werken samen om nieuwe structuren te maken die samen het leven mogelijk maken. Deze organanisatieprocessen zijn duidelijk te zien in de embryonale ontwikkeling, waar moleculen zich vanuit een enkel ei organiseren tot cellen die weefsels worden en uiteindelijk organen. Hoe ontstaat en past de organisatie van cellulaire processen zich aan om een robuuste maar toch flexibele ontwikkeling mogelijk te maken? Om deze vraag te beantwoorden, gebruiken we een interdisciplinaire aanpak waarin we natuurkundige en biochemische technieken combineren. We werken met eicellen en embryo’s van de kikkersoort X. laevis en van de zebravis als modelsystemen. Daarnaast gebruiken we vergelijkende biologie met aanvullende diersoorten proberen we te begrijpen hoe ontwikkelingsprogramma evolueren en hoe de onderliggende cellulaire processen zich aanpassen om cellulaire homeostase tussen soorten te behouden. Vorming van compartimenten in meerkernige systemen Veel embryos beginnen hun ontwikkeling in een meerkernige toestand, waarin meerdere celkernen naast elkaar bestaan in een gedeeld cytoplasma. In deze toestand ontbreken celmembranen, waardoor andere manieren nodig zijn om de celinhoud te scheiden. We hebben bijvoorbeeld onlangs ontdekt dat de manier waarop microtubuli-asters groeien de grenzen, stabiliteit en organisatie van compartimenten in het cytoplasma bepaalt. Van links naar rechts: (a) Schematische weergave van een compartiment in het cytoplasma. (b) Fluorescentiebeeld van microtubuli-asters, actine en mitochondriën in vroege zebravisembryo’s. (c) Strategieën voor de organisatie van het cytoplasma in vroege embryo’s, afhankelijk van de mate van microtubuliververtakking. Aangepast van Rinaldin et al., Nature 2026. Ontwikkeling en behoud van meercelligheid In de biologie is er een evolutionaire drijfveer richting meercelligheid, maar tegelijkertijd gaat meercelligheid in ziekten (zoals kanker, leveraandoeningen, enz.) vaak “verloren”. Ook tijdens weefselvorming kunnen meercellige weefsels meerkernig worden. Wij willen de mechanismen ontrafelen die deze overgangen bepalen, en uiteindelijk begrijpen hoe we ze kunnen sturen om ziekten te voorkomen. We richten ons onderzoek op de microtubuli van het cytoskelet en het celmembraan, essentiële structuren voor de organisatie van het cytoplasma en de cel. Links: Compartimenten in kikkerei-extract dat in de interfase van de celdeling is stilgezet smelten samen door sterachtige structuren (asters) van microtubuli die het cytoplasma binnendringen. Aangepast van Rinaldin et al., Nature 2026. Rechts: De overgangen tussen meerkernige en meercellige toestanden in de biologie. Meerkernige en meercellige stadia tijdens morfogenese en orgaanvorming Tijdens de embryonale ontwikkeling van de zebravis, zijn de meeste weefsels georganiseerd als meercellige structuren. Maar in bepaalde gebieden ontstaan juist meerkernige structuren, die belangrijk zijn voor processen zoals het bepalen van de lichaamsas en de vorming van het hart. Hoe beïnvloed de manier waarop cellen georganiseerd zijn, meercellig ten opzichte van meerkernig, de communicatie tussen cellen en de vorming van weefsels en organen? Wij willen begrijpen hoe embryo’s beide ‘bouwvormen’ gebruiken om op een sterke en flexibele manier verschillende ruimtelijke patronen te vormen. Fluorescentiebeeld van een compleet zebravisembryo (links) en een ingezoomd beeld van meercellige en meerkernige gebieden (rechts).
