Communicatiepakketjes van cellen onder de loep

23 november 2018

Cellen in ons lichaam communiceren met elkaar door vetbolletjes naar elkaar te sturen. Wouter Roos, hoogleraar Moleculaire Biofysica aan de Rijksuniversiteit Groningen, beschreef met collega's uit onder meer Amsterdam en Utrecht als eerste de mechanische eigenschappen van exosomen uit gezonde bloedcellen en vergeleek die met exosomen uit rode bloedcellen bij de bloedziekte sferocytose.

'Het blijkt dat die exosomen heel andere eigenschappen hebben,' concludeert Roos. 'Dat geeft nieuwe mogelijkheden voor diagnose en het verder ontwikkelen van nanogeneeskunde.' De resultaten zijn op vrijdag 23 november gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Nature Communications.

Wouter Roos SAEYS_NWO_BioPhysics_2017_GT5R1666Wouter Roos Foto: Ben Saeys

Dat cellen bolletjes van vet en eiwitten de cel uit sturen, is al heel lang bekend. Die bolletjes maken ze uit een stukje van het celmembraan, de buitenkant van de cel. Lange tijd dacht men dat cellen met deze exosomen vooral afval uit de cel opruimen. Maar sinds ongeveer vijftien jaar weten we dat die exosomen belangrijk zijn voor communicatie tussen cellen. 'Tot nu toe hebben we ze alleen in groepen bestudeerd om hun eigenschappen te ontdekken. Maar dankzij een speciale microscoop konden we nu dus één enkel exosoom onderzoeken en beschrijven,' vertelt Roos.

Spelen met een naald

Roos begon het onderzoek enkele jaren geleden aan de VU in Amsterdam, samen met hoogleraar Natuurkunde van levensprocessen Gijs Wuite en heeft dat na zijn komst naar Groningen voortgezet. 'We hebben eerst met een zogeheten tastmicroscoop naar de exosomen van rode bloedcellen gekeken,' vertelt Roos. 'Zo'n AFM gebruikt een heel dunne naald: met een punt van uiteindelijk niet meer dan één paar atomen voelen we dan over het oppervlak, zodat we ontdekken hoe ruw het is.' Een beetje zoals een blinde brailleletters leest dus. 'Vervolgens zijn we de materiaaleigenschappen gaan testen door de vetbolletjes in te drukken. Dan krijg je een idee van de stevigheid en flexibiliteit.' Zo brachten de onderzoekers de eigenschappen van exosomen uit rode bloedcellen in kaart.

vesicle and AFM tip credit: Rijksuniversiteit Groningenvesicle and AFM tip credit: Rijksuniversiteit Groningen

Rode bloedcellen

'Hierna hebben we gekeken naar rode bloedcellen van mensen met sferocytose. Bij die aandoening hebben mensen veel te ronde en zeer stijve rode bloedcellen. We verwachtten dat bij hen de bolletjes die uit dat membraan gevormd worden, ook stijf zouden zijn. Maar tot onze verrassing bleken ze juist zachter te zijn.' Die waarneming leidde tot het inzicht dat het juist de zachte delen van de cel kunnen zijn die de exosomen vormen. 'We wisten wel dat mensen met sferocytose meer exosomen maken, maar dat ze zo'n onverwacht gedrag zouden vertonen, hadden we niet gedacht. Dat roept veel nieuwe vragen op, waarmee we het ontstaan van die te stijve rode bloedcellen bij sferocytose beter kunnen gaan begrijpen en misschien in de diagnostiek toe kunnen passen.'

Op te lossen raadsel

Er blijven nog genoeg raadsels over. 'Wat zit er bijvoorbeeld precies in zo'n bolletje? Welke informatie brengen ze over? En hoe weten ze bij welke cel de informatie terecht moet komen? Als we dat eenmaal weten voor gezonde cellen, kunnen we ook beter begrijpen hoe de communicatie bij sferocytose en kanker verloopt. En dan kunnen we ook technieken ontwikkelen om die bolletjes beter op te sporen en medicijnen te maken die die communicatie beïnvloeden.'

Tumorcellen

Er is een belangrijke reden voor Roos en anderen om zich verdiepen in de eigenschappen van exosomen. 'Niet alleen rode bloedcellen communiceren met exosomen, maar ook kankercellen. Als we ze beter begrijpen, kunnen we misschien verschillen ontdekken tussen exosomen van gezonde cellen en exosomen van kankercellen. Dat kunnen we dan wellicht gebruiken bij diagnose en het ontwikkelen van medicijnen tegen kanker,' legt Roos uit. Alleen al binnen Nederland zijn er negen onderzoeksgroepen die hieraan werken, georganiseerd in het samenwerkingsverband Cancer-ID.

Praktische informatie

De publicatie over exosomen is gepubliceerd in Nature Communication onder de titel "The fluid membrane determines mechanics of erythrocyte extracellular vesicles and is softened in hereditary spherocytosis" door D. Vorselen, S. M. van Dommelen, R. Sorkin, M. C. Piontek, J. Schiller, S. T. Döpp, S. A. A. Kooijmans, B. A. van Oirschot, B. A. Versluijs, M. B. Bierings, R. van Wijk, R. M. Schiffelers, G. J. L. Wuite and W. H. Roos, DOI: 10.1038/s41467-018-07445-x

Dit onderzoek is gedeeltelijk gefinancierd vanuit SRON, een NWO Vidi grant en het STW Cancer-ID.

Bron: Rijksuniversiteit Groningen