In 2020 begonnen Jane Baude en haar promovendaat aan UC Santa Barbara met het ontwerpen van een synthetisch membraan, nadat de pandemie had gezorgd voor een bijna jaarlange onbeschikbaarheid van een belangrijk laboratoriumgel. Samen met professor Ryan Stowers ontwikkelden zij een op algen gebaseerd gel als platform om borstklier-epitheelcellen te bestuderen. Hun bevindingen zijn gepubliceerd in Science Advances.
Het laboratoriumequivalent van het dunne eiwitnetwerk rond epitheelcellen wordt het basale membraan genoemd. Veel commercieel gebruikte producten voor basale membranen, zoals Matrigel, zijn afkomstig uit muizentumoren. Baude en collega’s wilden een synthetisch systeem met meer afstelbaarheid en modulariteit, dus testten ze vele combinaties van korte peptidesequenties en pasten ze het gel aan totdat het belangrijke eigenschappen van Matrigel evenaarde.
Het team veranderde bovendien kruisverbindingen en de lengte van polymeerketens om de stijfheid en de reactie op toegepaste kracht te variëren. Die aanpassingen hielpen mechanische en biochemische effecten van elkaar te scheiden. Ze vonden signaalcombinaties die gezonde weefselontwikkeling ondersteunen en andere die condities nabootsen waarin cellen vatbaarder worden voor kanker. Onder geschikte condities produceerden cellen in het gel hun eigen basale membraan; bij verkeerde signalen maakten ze andere eiwitten en ontwikkelden ze zich niet correct.
Stowers en collega’s willen nu verder onderzoeken hoe ver zij de initiële gelfcondities kunnen beheersen om ontwikkeling te sturen, onder meer met het oog op het laten groeien van complexe weefsels of organen uit patiëntencellen. Zij stellen dat een technische benadering van ontwikkelingsbiologie nieuwe manieren kan onthullen om de vorming van functioneel ontworpen weefsel te begeleiden. Bron: UC Santa Barbara
Moeilijke woorden
- synthetisch — gemaakt door mensen, niet natuurlijk van oorsprong
- membraan — dunne laag die cellen of weefsels scheidt
- peptidesequentie — volgorde van aminozuren in een eiwitketenpeptidesequenties
- kruisverbinding — chemische bindingen die moleculen met elkaar verbindenkruisverbindingen
- polymeerketen — lange keten van herhaalde moleculaire eenhedenpolymeerketens
- stijfheid — mate waarin materiaal weerstand biedt tegen vervorming
- signaalcombinatie — meerdere signalen die samen een celreactie gevensignaalcombinaties
- vatbaar — meer gevoelig of kwetsbaar voor een ziekte of effectvatbaarder
Tip: beweeg de muisaanwijzer over gemarkeerde woorden in het artikel, of tik erop om snelle definities te zien terwijl je leest of luistert.
Discussievragen
- Welke voordelen en mogelijke risico's ziet u bij het gebruik van synthetische gels in plaats van producten uit muizentumoren?
- Hoe kan het veranderen van mechanische eigenschappen zoals stijfheid het gedrag van cellen beïnvloeden?
- Op welke manieren zou beheersing van de initiële gelfcondities kunnen bijdragen aan het kweken van organen uit patiëntencellen?
Gerelateerde artikelen
Twee microglia-populaties regelen angst bij muizen
Onderzoek aan de University of Utah laat zien dat twee verschillende typen microglia bij muizen angst kunnen veroorzaken of juist voorkomen. De cellen houden elkaar in balans en dit kan leiden tot nieuwe behandelideeën, maar toepassingen zijn nog ver weg.
Neusspray remt hersenveroudering in modellen
Onderzoekers ontwikkelden een intranasale therapie met extracellular vesicles en microRNA's die in diermodellen ontsteking vermindert, mitochondriën herstelt en geheugen verbetert. Resultaten verschenen binnen weken maar verdere tests voor mensen zijn nodig.
Nieuw leven bij koraalriffen kan medicijnen opleveren
Een tweejarige expeditie (2016–2018) onderzocht koraalriffen in de Stille Oceaan en vond duizenden onbekende bacteriën die unieke moleculen maken. Deze stoffen kunnen mogelijk worden gebruikt in geneeskunde en industrie, maar riffen zijn kwetsbaar.
Celtransplantatie verbetert hart en bloedvaten na ruggenmergletsel
Onderzoekers plaatsten onvolledig gedifferentieerde zenuwcellen in een rattenmodel met ruggenmergletsel. De circulatie verbeterde: de bloeddruk in rust stabiliseerde en de gemiddelde hartslag daalde. Hormonale reacties bleven aanwezig, en toekomstig werk wil die reacties verminderen.