Je leest:

Op zoek naar de belcel

Op zoek naar de belcel

Auteur: | 22 augustus 2011

Onderzoekers uit Boston ontdekten een nieuw type menselijke cel: de belcel, gekenmerkt door een afwijkend gevormde celkern. Dr. Firouz Darroudi (LUMC) werkt mee aan onderzoek naar de rol van deze cellen bij het aanleggen van organen én het ontstaan van kanker.

Enkele jaren terug tuurde dr. Elena Gostjeva (Massachusetts Institute of Technology (MIT), Boston) door een microscoop naar een kwaadaardige darmtumor, een adenocarcinoom. Tot haar verbazing zag ze niet alleen cellen die, zoals gebruikelijk, een ronde celkern bevatten. Ze zag ook cellen met vreemde, belvormige kernen, die een open mond leken te hebben. Het was het begin van een speurtocht naar deze zogenoemde belcellen, gekenmerkt door hun afwijkende vorm, die een rol lijken te spelen bij het aanleggen van de organen én bij het ontstaan van kanker.

Belcellen hebben een belvormige kern: vandaar hun naam.

Lepeltje-lepeltje

“Deze cellen lijken veel op stamcellen, weten we inmiddels”, vertelt dr. Firouz Darroudi (Toxicogenetica), die door Gostjeva en prof. Bill Thilly van het MIT benaderd werd om mee te helpen bij het begrijpen van de belcellen. “Die gelijkenis is interessant, want stamcellen zijn betrokken bij de vorming van nieuwe weefsels – zoals tumoren. Misschien zijn de belcellen een biomarker voor kanker.” Met andere woorden: door de aanwezigheid van zulke cellen zou je wellicht kanker – of een voorstadium daarvan – kunnen opsporen. En mogelijk zelfs kunnen werken aan compleet nieuwe therapieën.

Wat is dat nou precies, zo’n belcel? “Die cellen met hun belvormige kernen genereren cellen met verschillende nucleaire vormen, die we ‘metakaryotische’ cellen noemen. Dat is echt iets nieuws: tot nu toe kenden we in de biologie alleen prokaryotische en eukaryotische cellen Prokaryotische cellen zijn eencelligen zonder celkern, zoals bacteriën en de beruchte blauwalg. Eukaryotische cellen zijn voor ons mensen ‘gewone’ cellen, mét celkern, en in staat om zich te delen door een proces dat mitose wordt genoemd. Daarbij worden de chromosomen – 46 stuks: 23 afkomstig van de vader en 23 van de moeder – paarsgewijs uit elkaar getrokken. “Metakaryotische cellen delen en vermenigvuldigen zich op totaal andere en verschillende manieren. De celkernen komen bijvoorbeeld uit elkaar geschoven, als een soort lepeltje-lepeltje. Die afwijkende celdeling kan wel eens essentieel zijn voor de aanleg van organen tijdens de embryonale fase”, vervolgt Darroudi. “We zagen dan ook metakaryotische cellen in overvloed tijdens de aanlegfase van de organen in de vroege zwangerschap, zowel bij mensen als bij ratten en muizen. Maar we ontdekten ze ook bij de plant Arabidopsis, wat erop wijst dat ze al bestonden voordat planten en dieren evolutionair gezien hun wegen scheidden.” Ook in tumoren komen de metakaryotische cellen overvloedig voor, terwijl ze in gezond volwassen weefsel zeldzaam zijn.

Chromosomen in ringvorm

Hoe de chromosomen zich binnen de belvormige celkern ordenen is nog niet met zekerheid te zeggen. Maar dát ze er zitten wel. De hechtpunten van de twee chromatide waaruit een chromosoom bestaat (centromeren) en de uiteinden van die strengen (telomeren) zijn namelijk duidelijk in beeld te brengen (voor de kenners: met Fluorescence In Situ Hybridization). “Het frappante is dat we bij eukaryotische cellen normaal gesproken tweemaal 23, oftewel 46 centromeren zien. Bij de belcellen zagen we er maar 23”, meldt Darroudi. “Dat wijst erop dat de chromosoomparen ter plaatse van hun centromeren aan elkaar gehecht zijn, waardoor de centromeren als het ware overlappen.”

Ook het aantal telomeren wijkt af. “Bij ‘normale’ cellen zijn dat er vier maal 46, dus 184”, rekent de onderzoeker voor. “Maar bij de belcellen waren dat er 23 óf 46.” Een mogelijke verklaring kan zijn dat de chromatides niet alleen gekoppeld zijn ter plaatse van hun centromeren, maar ook bij de telomeren. Vervolgens zouden die telomeren ook nog tussen verschillende chromosomen aan elkaar gekoppeld moeten zijn om tot 23 overlappende exemplaren van elk acht telomeren te komen, bijvoorbeeld in een ringvorm (Gruhl et al., Cancer Genetics and Cytogenetics, 2010). Bij de cellen waarbij 46 telomeren zichtbaar zijn, zou de ring zich dan splitsen in twee ringen, wat deling mogelijk maakt.

Belcellen spelen hoogstwaarschijnlijk een belangrijke rol bij kanker. Is het mogelijk een therapie te ontwikkelen tegen de belcel?
Lilly Onkologie, Bilder der Forschung

Tegen de belcel

Waarom zijn de belcellen nooit eerder gezien, als ze zoveel voorkomen in tumoren? Die komen toch standaard onder ogen van een patholoog? “Het punt is dat ze maar een half uur, hooguit vijfenveertig minuten na uitname van het weefsel blijven bestaan. Daarna verdwijnen ze”, legt Darroudi uit. “De gebruikelijke doorlooptijd van operatie of biopsie tot de microscoop is langer.” De eerdergenoemde Gostjeva werd opgeleid als cytogeneticus voor planten. Omdat planten zo snel verwelken, is het gebruikelijk om planten meteen te fixeren, oftewel te prepareren voor microscopisch onderzoek. Toen zij en wijlen haar man, prof. Alexei Alexeiivitch Gostjev, onderzoek gingen doen op menselijk materiaal in de Tsjernobyl-regio, bleef ze deze techniek hanteren. En ook toen ze uiteindelijk bij het MIT terechtkwam, fixeerde ze cellen direct. Dankzij deze techniek zag Gostjeva als eerste de belcellen.

Het hoe en waarom van de belcellen is nog lang niet uitgeplozen. Wereldwijd werken daar inmiddels allerlei onderzoekers aan, onder wie prof. Per Ekstrom (Zweden), prof. Gianandrea Pasquinelli (Italië), prof. Ting Wu (Harvard, VS) en prof. Jean-François Beaulieu en prof. Susannah Varmuza (Canada). “We willen gaan onderzoeken of de belcellen echt in alle tumoren voorkomen – tot nu toe hebben we ze in ieder geval in alle onderzochte tumoren en voorstadia daarvan gezien, waaronder darm-, maag-, blaas- en bottumoren.” De volgende stap is denken aan therapieën. “Als de belcel essentieel is voor het ontstaan of groeien van tumoren, en dat denk ik wel, dan is de vraag: wat kunnen we doen tegen de belcel? Die insteek biedt uitzicht op geheel nieuwe therapieën tegen kanker.”

Dit artikel is een publicatie van Cicero (LUMC).
© Cicero (LUMC), alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 22 augustus 2011

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.