Een dier dat z’n hele lichaam kan herbouwen uit een piepklein stukje? De ringworm planaria doet het gewoon. En onderzoekers weten nu eindelijk waarom deze dieren daar zo buitengewoon goed in zijn.
Bij de meeste organismen, inclusief de mens, worden stamcellen streng gecontroleerd door hun naaste buren. In ons beenmerg bijvoorbeeld zitten bloedvormende stamcellen in speciale ‘nissen’ waar omringende cellen hen precies vertellen wanneer ze wel of niet mogen delen en wat ze moeten worden. Deze strikte controle voorkomt dat cellen ongecontroleerd gaan groeien, wat onder meer kan leiden tot kanker.
“De rol van een traditionele nis lijkt meer op die van een micromanager – die cellen instrueert: ‘Jij mag een stamcel zijn, maar alleen van dit ene specifieke type’”, zegt onderzoeker Frederick Mann, medeauteur van het onderzoek, in een persbericht. “We hebben nu echter aangetoond dat het hebben van een normale nis misschien niet essentieel is voor het functioneren van stamcellen. Sommige stamcellen, zoals die in de platworm, hebben een manier gevonden om onafhankelijk te zijn en kunnen elk type cel worden zonder dat ze een nabije nis nodig hebben.”
20 procent stamcel
Planaria zijn bijzonder omdat ongeveer een vijfde van hun lichaam uit stamcellen bestaat. Deze cellen, neoblasten genoemd, kunnen zoals Mann hierboven uitlegt letterlijk elk celtype in het lichaam aanmaken. Hak je zo’n worm in tweeën? Geen probleem. Beide helften groeien weer uit tot complete wormen, compleet met hersenen, spijsverteringsorganen en zintuigen. Onderzoek toont aan dat hun stamcellen zelfs kunnen detecteren welk specifiek orgaan ontbreekt en daarop hun reactie kunnen afstemmen.
Instructies op afstand
Voor het onderzoek gebruikten Mann en zijn collega’s spatial transcriptomics, een relatief nieuwe techniek waarmee je kunt zien welke genen actief zijn in individuele cellen én in de cellen eromheen. Rond de stamcellen, zo blijkt, zaten allerlei verschillende celtypes, maar geen van deze nabije buren gaf de stamcellen instructies.
In plaats daarvan kwamen de sterkste signalen van de darmcellen, ondanks dat deze aanzienlijk verder weg liggen. “Ik denk hier graag over na als lokale versus globale communicatienetwerken”, legt onderzoeker Blair Benham-Pyle uit in het persbericht. “Terwijl interacties tussen stamcellen en hun naburige cellen beïnvloeden hoe een stamcel onmiddellijk reageert, kunnen interacties op afstand bepalen hoe diezelfde stamcel reageert op grote veranderingen in een organisme.” De onderzoekers denken dat dit losgekoppeld zijn van een traditionele nabijheidsnis precies de sleutel is tot het regeneratievermogen van planaria.
De sleutel
De onderzoekers denken dat de studie grote gevolgen zou kunnen hebben. Bij mensen zijn stamcellen juist streng gereguleerd om te voorkomen dat ze zich onbeperkt kunnen delen. Maar begrijpen van hoe planaria hun stamcellen onafhankelijker laten functioneren zonder dat dit tot problemen leidt, zou de regeneratieve geneeskunde een stapje vooruit kunnen helpen.
“Ons doel is de basisregels te ontrafelen die stamcellen sturen om specifieke weefsels te worden in plaats van uit de bocht te vliegen, aangezien de meeste tumoren bij mensen beginnen wanneer stamcellen stoppen met het volgen van deze regels,” zegt hoofdonderzoeker Alejandro Sánchez Alvarado in het persbericht. “Hoe meer we begrijpen hoe nabije cellen en algemene signalen in het lichaam samenwerken om het vermogen en de kracht van onze stamcellen te vergroten, des te beter zullen we in staat zijn manieren te creëren om de natuurlijke genezing van het lichaam te verbeteren.”
