Coverstory

Bijzondere blaasjes

Cellen blijken te communiceren via blaasjes. Die ontdekking biedt mogelijkheden om ziekten te behandelen.

3 likes
Leestijd 5 min

Hero alt/video title

Microscoop-Onderzoek-Leeuwen-Morhayim-0114-15

Ze zijn maar klein, de diameter varieert tussen de 10 en 1.000 nanometer (dat is 100 tot 10.000 maal dunner dan een hoofdhaar), maar het belang van extracellular vesicles (EV’s), zoals ze officieel heten, moet niet worden onderschat. Via uitscheiding door de ene en opname door de andere cel, kunnen zij signalen overbrengen.

Jess Morhayim, promotieonderzoeker bij de afdeling Inwendige Geneeskunde van het Erasmus MC, heeft zich vol overgave op de blaasjes gestort: “Ze komen in verschillende lichaamsvloeistoffen voor: in bloed, urine en moedermelk. In EV’s bevinden zich allerlei moleculen, zoals eiwitten, maar ook andere stofjes, waarmee bepaalde processen in de gastheercel (de cel die de blaasjes opneemt, red.) kunnen worden beïnvloed. Er zijn bijvoorbeeld blaasjes die micro-RNA’s bevatten. Daarmee kunnen cellen de productie van eiwitten reguleren.”

 

Zo ‘praten’ cellen met elkaar

Prof. dr. Hans van Leeuwen is hoofd van het laboratorium voor Calcium- en Botstofwisselingsonderzoek en begeleider van Morhayim: “Het is nog niet duidelijk of alle blaasjes bij de gastheercel naar binnengaan of aan de buitenzijde hechten en hun inhoud dan vrijlaten in de cel. Misschien vinden beide processen plaats. En ook over de blaasjes zelf bestaat nog onduidelijkheid. Er zijn EV’s die ontstaan door insnoering van de celmembraan (dat de binnenkant andere ontstaan in de cel en mogelijk ontstaan ze ook wanneer een cel doodgaat.”

Interactie

Morhayim en Van Leeuwen zijn vooral geïnteresseerd in de rol van EV’s in relatie tot bloedstamcellen en osteoblasten, de cellen die betrokken zijn bij de vorming van botweefsel. Waarom is het verband tussen die twee celtypen zo interessant?

Morhayim: “Hematopoëtische stamcellen of bloedstamcellen zijn de voorlopers van alle bloedcellen. Bij patiënten met een bloedziekte zoals hemofilie (waarbij de stolling is verstoord, red.) of leukemie kunnen bloedstamcellen van een gezond persoon worden getransplanteerd om de vorming van gezonde cellen te herstellen. Stamcellen kunnen verkregen worden uit het beenmerg maar komen ook in het bloed voor. Alleen zijn de stamcellen van een donor niet zomaar geschikt voor elke patiënt. Net als bij een nier- of levertransplantatie moeten de stamcellen ‘matchen’ met de ontvanger. Een alternatieve bron van stamcellen is het bloed uit de navelstreng. Hierin bevinden zich vroege voorlopers van stamcellen die eerder door de ontvanger worden geaccepteerd. Nadeel is weer dat het aantal stamcellen dat uit de navelstreng gewonnen kan worden, laag is. Om een volwassen patiënt te behandelen heb je meer stamcellen nodig.”

“In het beenmerg liggen stamcellen in de buurt van osteoblasten”, vervolgt Van Leeuwen. “Dat zijn botvormende cellen, maar ze doen veel meer dan dat. Ze zorgen er bijvoorbeeld voor dat stamcellen in hun vroege stadium van ontwikkeling blijven. In feite bepalen ze zo voor een belangrijk deel het immuunsysteem, want zo reguleren ze ook de vorming van afweercellen. Er bestaat tussen osteoblasten en stamcellen een sterke interactie.”

“Vanwege die interactie ontstond bij ons het idee dat osteoblasten misschien via EV’s met stamcellen communiceren”, zegt Morhayim. “We wisten uit de wetenschappelijke literatuur dat osteoblasten blaasjes afgeven. Die spelen bijvoorbeeld een rol in de vorming van de structuur die bot zijn sterkte en elasticiteit verleent. Wij wilden uitzoeken of ze ook een rol spelen in de communicatie met stamcellen. We werken hierbij nauw samen met prof. dr. Jan Cornelissen van de afdeling Hematologie van het Erasmus MC.”

Toename

De onderzoekers kweekten osteoblasten in het laboratorium en isoleerden de EV’s die door de cellen werden afgegeven. Daarna werden de EV’s samengebracht met cellen die uit navelstrengbloed waren verzameld. Morhayim: “De EV’s gaven we een fluorescerend labeltje, zodat we ze onder een microscoop konden volgen. Op die manier hebben we kunnen vaststellen dat bepaalde EV’s de stamcellen inderdaad binnendringen. Maar dat was nog niet alles. Na tien dagen zagen we een duidelijke toename van het aantal stamcellen. De EV’s zetten stamcellen blijkbaar aan tot vermeerdering. Met de hulp van onderzoekers van de afdeling Hematologie hebben we kunnen vaststellen dat het inderdaad gaat om vroege voorlopercellen die zich onder invloed van EV’s gaan vermeerderen.”

Goodiebag

Van Leeuwen: “We weten nog niet welke factor of factoren in de blaasjes verantwoordelijk zijn voor dit effect. Je kunt de blaasjes beschouwen als een goodiebag, een tas vol onbekende pakjes. We moeten nog veel werk verrichten om de functies van de diverse eiwitten, micro-RNA en andere stoffen te ontrafelen.”

Morhayim: “Op dit moment zijn we bezig om de eiwitten te analyseren die zich in de blaasjes bevinden. We hebben al een paar interessante eiwitten gevonden waar we in detail naar gaan kijken. Ook de analyse van de micro-RNA’s is veelbelovend. Behalve micro-RNA’s waarvan de functie nog onduidelijk is, hebben we ook micro-RNA’s gevonden die een rol spelen in hematopoëse, de vorming van bloedcellen. Mogelijk zijn ze betrokken bij de toename van het aantal stamcellen die we tijdens onze kweekexperimenten hebben waargenomen.”

“We hopen dat we in de toekomst zoveel van de EV’s te weten komen, dat we het proces van stamcelvermeerdering op een veilige manier zelf kunnen beïnvloeden. Als we dát onder de knie hebben, komt het gebruik van stamcellen uit de navelstreng voor bijvoorbeeld de behandeling van leukemie dichterbij”, zegt Van Leeuwen.

Prepareren

Prof. dr. Hans van Leeuwen benadrukt dat EV’s ook een rol kunnen spelen bij ziekteprocessen, zoals kanker: “Onderzoekers van Cornell University in New York hebben vorig jaar aangetoond dat melanoomcellen (een vorm van huidkanker, red.) EV’s afgeven die het voor de kankercellen eenvoudiger maken om uit te zaaien naar andere weefsels. Mogelijk zitten er factoren in de blaasjes die andere weefsels prepareren op de komst van de tumorcellen. Misschien dat de tumorcellen daardoor minder agressief worden aangepakt en zich zo eenvoudiger in andere weefsels kunnen nestelen.”

Platform

Wetenschappers uit de hele wereld die zich bezighouden met het onderzoek naar EV’s, hebben zich verenigd in de ISEV, de International Society for Extracellular Vesicles. Prof. dr. Hans van Leeuwen: “Het is een onderzoeksveld dat duidelijk in de lift zit. Twee jaar geleden, bij de eerste bijeenkomst van de ISEV, waren er zo’n 200 wetenschappers, een jaar later zaten we al op 800. Ik verwacht dat we dit jaar (2014) met ongeveer 1.000 wetenschappers van over de hele wereld samenkomen.”

Ook binnen het Erasmus MC werken inmiddels meerdere onderzoeksgroepen aan de blaasjes. Het Erasmus Extracellular Vesicles Platform werd opgericht, zodat wetenschappers ‘in huis’ kennis met elkaar kunnen delen. Momenteel lopen er al studies naar de rol van EV’s bij botvorming, botmetastase (de uitzaaiing van kankercellen naar het bot), prostaatkanker en leverziekten. “De samenwerking heeft al tot successen geleid. Zo heeft onderzoek door dr. Luc van der Laan van de afdeling Heelkunde uitgewezen dat de blaasjes betrokken zijn bij de overdracht van het hepatitis C-virus naar levercellen. De blaasjes zorgen ervoor dat het virus minder gevoelig is voor antistoffen. Dat is belangrijke informatie voor de behandeling van deze ernstige leverziekte”, aldus Van Leeuwen.