Communicatiepakketjes van cellen onder de loep

Cellen in ons lichaam communiceren met elkaar door bolletjes met eiwitten naar elkaar te sturen. Wouter Roos, hoogleraar Moleculaire Biofysica aan de RUG, beschreef met collega’s uit onder meer Amsterdam en Utrecht als eerste de mechanische eigenschappen van deze exosomen uit gezonde bloedcellen en vergeleek die met exosomen uit cellen die verstijft zijn door een bloedziekte. ‘Het blijkt dat die heel andere eigenschappen hebben,’ concludeert Roos. ‘Dat geeft nieuwe mogelijkheden voor het ontwikkelen van medicijnen.’ De resultaten zijn op vrijdag 23 november gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Nature Communications.

Dat cellen bolletjes met eiwitten de cel uit sturen, is al heel lang bekend. Die bolletjes maken ze uit een stukje van de celmembraan, de buitenkant van de cel. Lange tijd dacht men dat cellen op die manier 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 eigenschappen te ontdekken. Maar dankzij een speciale microscoop konden we nu één exosoom onderzoeken en beschrijven,’ vertelt Roos.

Naald

Roos begon het onderzoek enkele jaren geleden aan de VU in Amsterdam, samen met hoogleraar Natuurkunde en Levensprocessen Gijs Wuite en heeft dat na zijn komst naar Groningen - waar hij is verbonden aan het Zernike Institute for Advanced Materials - voortgezet. ‘We hebben eerst met een zogeheten tastmicroscoop, de atomic force microscope, naar de exosomen van rode bloedcellen gekeken,’ vertelt Roos. ‘Die gebruikt een heel dunne een naald met een punt van niet meer dan één atoom. Daarmee voelen we dan over het oppervlak, zodat we ontdekken hoe het oppervlak eruitziet.’ Een beetje zoals een blinde brailleletters leest dus. ‘Vervolgens zijn we de eigenschappen gaan testen door de bolletjes met eiwit 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.

Vragen

‘Vervolgens 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 vermoedelijk juist de zachte delen van de cel zijn die de exosomen vormen. ‘We wisten dat mensen met sferocytose meer exosomen maken, maar dat ze zo’n onverwacht gedrag zouden vertonen, hadden we niet verwacht. Dat roept veel nieuwe vragen op, waarmee we het ontstaan van die te stijve rode bloedcellen bij sferocytose beter kunnen gaan begrijpen en misschien kunnen behandelen.’

Tumorcellen

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 verschillende ziekten verloopt. En dan kunnen we ook technieken ontwikkelen om die bolletjes beter op te sporen en medicijnen te maken die die communicatie beïnvloeden.’

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.

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 : The fluid membrane determines mechanics of erythrocyte extracellular vesicles and is softened in hereditary spherocytosis. Nature Communication, DOI: 10.1038/s41467-018-07445-x

Tekst: Christine Dirkse