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
Minder luchtvervuiling in Oost‑Azië versnelt opwarming sinds 2010
Onderzoekers zeggen dat een sterke daling van aerosolen in Oost‑Azië, vooral in China, waarschijnlijk heeft bijgedragen aan een versnelde opwarming van het aardoppervlak sinds circa 2010. Dat heeft al zichtbare regionale gevolgen.
Werelds kleinste programmeerbare autonome robots
Onderzoekers maakten microscopische, volledig programmeerbare autonome robots die hun omgeving waarnemen en via licht werken. Ze zijn zeer klein, goedkoop en hebben sensoren; de ontwikkeling staat beschreven in Science Robotics en PNAS.
