Hoe een embryo informatie decodeert: onderzoek onthult verrassend principe achter celontwikkeling
Het gebruikte signaalmechanisme komt voor bij vrijwel alle dieren, inclusief de mens
Iedereen begint het leven als één cel: een bevruchte eicel. Toch ontstaan daaruit uiteindelijk miljarden cellen, elk met een eigen functie. Hoe cellen zo vroeg in de ontwikkeling al “weten” wat ze moeten worden, is nog altijd niet volledig begrepen. Internationaal onderzoek met nogal wat Belgische accenten (Sophie de Buyl (VUB), Geneviève Dupont (ULB), Rossana Bettoni (ULB & VUB) en Aleksandra Walczak (ENS Paris & VUB)), toont aan dat embryo’s zo zijn opgebouwd dat cellen informatie maximaal efficiënt kunnen uitwisselen.
De onderzoekers bestudeerden de embryonale ontwikkeling van de zakpijp, een eenvoudig zeedier. Hoewel het dier zelf weinig bekend is, is zijn embryonale ontwikkeling uitzonderlijk overzichtelijk. Al heel vroeg in de ontwikkeling ligt vast welke cellen later hersencellen, huidcellen of darmcellen zullen worden. Dat maakt de zakpijp een ideaal model om te onderzoeken hoe informatie in een embryo wordt doorgegeven.
Tijdens de ontwikkeling sturen cellen elkaar chemische signalen. Die signalen vertellen een cel wat ze moet worden. De onderzoekers bekeken dat proces alsof het een communicatiesysteem is: sommige cellen zenden signalen uit, andere ontvangen ze en reageren erop. Een belangrijk signaal in het proces is een stof die bepaalt of een cel zich ontwikkelt tot een zenuwcel. Die informatie wordt binnen de cel verder verwerkt via een keten van reacties. De vraag was: gebeurt die informatieoverdracht zo efficiënt mogelijk?
“Het verrassende antwoord is: ja”, zegt professor Sophie de Buyl (Applied Physics Research Group, VUB). “Uit wiskundige modellen en biologische gegevens blijkt dat de contactoppervlakken tussen cellen, letterlijk hoe groot het raakvlak is tussen twee cellen, bijna optimaal zijn om informatie door te geven. Met andere woorden: de geometrie van het embryo lijkt perfect afgestemd op een zo betrouwbaar mogelijke overdracht van ontwikkelingsinformatie. Het is de eerste keer dat wordt aangetoond dat niet alleen chemische signalen de funtionele toekomst van cellen bepalen, maar ook hun ruimtelijke organisatie.”
Hoewel het onderzoek werd uitgevoerd bij zakpijpen en niet bij mensen, reiken de implicaties veel verder. Het gebruikte signaalmechanisme komt voor bij vrijwel alle dieren, inclusief de mens. Verstoring ervan speelt een rol bij ziekten zoals kanker. Door beter te begrijpen hoe cellen informatie uitwisselen tijdens de ontwikkeling, hopen wetenschappers ook nieuwe inzichten te krijgen in wat er misgaat bij ziekte.
Het onderzoek is recent gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift PRX Life en is het resultaat van een langdurige samenwerking tussen onderzoekers van onder meer VUB, ULB en internationale partners in Frankrijk.
Meer info:
Sophie De Buyl: Sophie.de.Buyl@vub.be
Lees hier de publicatie
