Stamcellen hebben de unieke maar slecht begrepen capaciteit om eeuwig te delen en uit te groeien tot elk celtype. Utrechts onderzoek maakt stamcellen iets minder mysterieus. Uitgangspunt zijn de organizer-cellen, de groep cellen die stamcellen voortbrengt en ze in stand houdt. Ze doen dat door een milieu te creëren waarin stamcellen blijven delen en niet uitdifferentiëren, de stamcelniche. Prof. dr. Ben Scheres en zijn onderzoeksgroep van de afdeling Moleculaire Celbiologie van de Universiteit Utrecht hebben, samen met collega’s uit Frankrijk en de Verenigde Staten, een familie van transcriptiefactoren ontdekt die in de zandraket verantwoordelijk is voor de vorming van de stamcelniche (Cell, 1 oktober).

De PLETHORA -genen, PLT1 en PLT2, zetten in een Arabidopsis-embryo een genetisch programma aan dat leidt tot het ontstaan van een stamcelniche en bijbehorende stamcellen.

In de embryonale ontwikkeling van Arabidopsis stuurt het hormoon auxine de vorming van de stamcelniche in de basale kant van het embryo. Daar zorgen vervolgens de PLETHORA-genen voor de groei van wortelstamcellen en wortels. Door de PLETHORA-genen aan de andere kant van het embryo, de apicale zijde, aan te zetten, kon Scheres daar wortels en wortelstamcellen laten ontstaan.

Pijplijn

‘De PLETHORA-genen leveren transcriptiefactoren die bovenaan de hiërarchie van een hele cascade staan’, vertelt Scheres. ‘We weten nu meer over de patroonvorming in het embryo, maar de volgende stap is uitzoeken wat de targets van de PLETHORA zijn en wat die doen. We hebben al twee kandidaten in de pijplijn zitten, maar daar kan ik nog niet over praten. Maar als we dat uitgezocht hebben, dan komen we hopelijk bij de genen die stemness bepalen, genen die essentieel zijn voor stamcellen. Dat gaan we zo snel mogelijk uitwerken.’

Scheres onderzoekt de embryonale ontwikkeling van Arabidopsis al jaren. Eerder schakelde hij met een laser de organizer-cellen uit. ‘Omdat we in planten de stamcellen zo goed kunnen lokaliseren, kunnen we er heel precies op ingrijpen. Toen grepen we fysiek in, nu hebben we genetische schakelaars achterhaald.’

Met deze schakelaar in handen, overstijgt het belang van Scheres’ onderzoek dat van de plantenwereld. ‘Stel dat de Pathfinder op Mars groene mannetjes vindt die ook een systeem hebben met stamcellen, dan zullen stamcelbiologen zeggen: geweldig, nu kunnen we eindelijk begrijpen hoe stamcellen werken omdat we twee heel verschillende systemen kunnen vergelijken. Mijn punt is natuurlijk dat we die groene wezens al lang hebben, dat zijn planten. Dankzij onderzoek in Arabidopsis is het mogelijk om over de grenzen van twee biologische koninkrijken heen te kijken en stamcellen te karakteriseren. Stamcelbiologen die zich met dieren bezig houden, weten inmiddels wel dat planten aan de weg timmeren, maar ze kijken nog weinig specifiek naar ons vakgebied.’