VUB-onderzoek: Ook fysica speelt belangrijke rol bij het ontstaan van leven
Tijdens haar doctoraat aan de Vrije Universiteit Brussel en de Université Libre de Bruxelles onderzocht Rossana Bettoni hoe cellen in een embryo precies weten wat ze moeten worden. Haar werk brengt een verrassend element naar voren: de vorm en plaats van een cel zijn minstens even belangrijk als de chemische signalen die ze ontvangt.
“Als een embryo zich ontwikkelt, moeten cellen zich specialiseren – sommigen worden huid, anderen hersenen. Maar hoe weten die cellen wat ze moeten doen? Dat is waar ik naar heb gekeken,” vertelt Bettoni. Ze bestudeerde die processen in een klein zeediertje, de ascidia, dat vaak gebruikt wordt in biologisch onderzoek omdat het een eenvoudig maar voorspelbaar embryo heeft.
Een van de opvallende ontdekkingen in haar onderzoek is dat de manier waarop cellen tegen elkaar aanliggen invloed heeft op wat ze worden. Het draait niet alleen om welk signaal ze ontvangen, maar ook om hoe groot het contactoppervlak is met cellen die dat signaal uitzenden. “We ontdekten dat cellen niet alleen luisteren naar de sterkte van het signaal, maar ook naar hoe ze ‘staan’ en contact maken met hun buren,” legt ze uit. “Hun geometrie, hoe ze in elkaar passen, blijkt essentieel.”
Centraal in haar onderzoek stond de zogeheten ERK-route, een signaalpad dat bepaalt of een cel zich ontwikkelt tot een zenuwcel. Maar opvallend: zelfs als cellen dezelfde hoeveelheid signaal kregen, leidde dat niet altijd tot dezelfde uitkomst.
“Wat we zagen, is dat maar een paar cellen reageren met het aanmaken van een gen dat Otx heet – een teken dat ze zich gaan ontwikkelen tot neurale cellen,” zegt Bettoni. “En dat verschil konden we verklaren met wiskundige modellen, die rekening houden met de vorm van het embryo.”
Het proefschrift combineert biologische experimenten met wiskundige modellen. Die modellen toonden aan dat cellen met een groter raakvlak met ‘signaalgevende’ buren meer kans hadden om te reageren – zelfs als de chemische signalen hetzelfde waren. “Zelfs met één signaalbron, kan de vorm van de cel alles veranderen,” aldus Bettoni. “Een kleine verschuiving in hoe een cel gepositioneerd is, kan bepalen of ze neurale identiteit krijgt of niet.”
Haar bevindingen zijn gepubliceerd in internationale tijdschriften zoals Developmental Cell , PLoS Computational Biology en PRX-Life. In mei 2024 presenteerde Bettoni haar werk op het gerenommeerde symposium ‘Physics of cell fate decisions’ in Wenen (ISTA). Dit jaar presenteerde ze haar onderzoek bij het gerenommeerde European Molecular Biology Laboratory (EMBL) gepresenteerd met een poster).
Het onderzoek van dr. Bettoni toont hoe nauwkeurig de samenwerking is tussen biologie en fysica in het ontstaan van leven. Het opent ook nieuwe deuren voor toepassingen, zoals weefselkweek of het sturen van celgroei in medische technologie.
“Wat me fascineert, is dat een cel – zonder bewustzijn – toch precies weet wat te doen, gewoon door haar plaats in het geheel,” besluit Bettoni. “Het is een prachtig voorbeeld van hoe natuurwetten op microschaal onze grootste biologische processen sturen.”
Over de onderzoeker
Dr. Bettoni behaalde haar PhD aan de Faculteit Wetenschappen en Bioingeneering van de VUB, in samenwerking met ULB. Ze werkte onder begeleiding van professor Sophie de Buyl in het Data Analytics Lab. Haar werk werd erkend met open-access publicaties en presentaties op internationale congressen.
Meer info
Rossana Bettoni: rossana.bettoni@vib.be
prec.research.vub.be+10researchportal.vub.be+10researchportal.vub.be+10.
