Utrecht, 20 augustus 2015

Utrechtse onderzoekers ontwikkelen methode voor het identificeren van zeldzame cellen

Samenvatting

Onderzoekers van het Hubrecht Instituut en de Universiteit Utrecht hebben een nieuwe methode ontwikkeld voor het identificeren van zeldzame celtypen bij single-cell mRNA sequencing. Met behulp van het nieuwe algoritme, genaamd RaceID, kunnen zeldzame celtypen in gezond en ziek weefsel gemakkelijker geidentificeerd worden. Het onderzoek is op 19 augustus online gepubliceerd op de website van Nature.

Om goed te begrijpen hoe een orgaan werkt, is het belangrijk om alle kenmerken van verschillende celtypen binnen een orgaan te begrijpen. Onderscheid maken tussen verschillende celtypen wordt gedaan door het meten van genexpressies. Met de opkomst van advanced single-cell mRNA sequencing kunnen duizenden genexpressies van een cel gemeten worden. Op deze manier kan een vingerafdruk van een cel gemaakt worden, het genexpressieprofiel, genaamd een transcriptoom.

Echter, de expressie van een gen binnen een cel kan erg varieren en de experimentele procedure om het transcriptoom te sequencen zorgt voor nog meer variatie. Dit maakt het erg moeilijk om celtypen te identificeren, met name zeldzame celtypen die weinig voorkomen in een orgaan. Terwijl juist dit belangrijk is voor een beter begrip van ziek en gezond weefsel, omdat zeldzame celtypen een belangrijke functie binnen een orgaan kunnen hebben. Bijvoorbeeld stamcellen, die de basis zijn van alle celtypen binnen een orgaan, zijn over het algemeen zeldzaam.

RaceID

De Utrechtse onderzoekers hebben, onder leiding van Alexander van Oudenaarden, hoogleraar Kwantitatieve biologie van genregulatie aan de Universiteit Utrecht en algemeen directeur van het Hubrecht Instituut, een algoritme ontwikkeld dat zeldzame cellen identificeert in complexe celpopulaties. Dit algoritme, genaamd RaceID, hebben de onderzoekers gebruikt om gekweekte mini-darmen (organoids) te onderzoeken. In deze organoids ontdekten de onderzoekers een nieuwe subpopulatie van hormoonproducerende darmcellen. Deze enteroendocrine cellen zijn belangrijk voor darm homeostase en zijn derhalve cruciaal voor de spijsvertering van de darm.

In de toekomst kan RaceID gebruikt worden om zeldzame celtypen en hun markergenen te ontdekken. Door alle celtypen te kennen van biologische systemen, zoals organen, krijgen we meer inzicht in hoe deze systemen werken en kan daarmee een basis gelegd worden voor de behandeling van ziekten.

Life Sciences

Dit onderzoek sluit nauw aan bij het strategische onderzoeksthema Life Sciences van de Universiteit Utrecht, onder het subthema Regenerative Medicine & Stem Cells, dat zich concentreert zich op het repareren en vervangen van weefsel. Weefselschade en orgaanfalen veroorzaken veel gezondheidsproblemen bij mens en dier. Levende organismen, waaronder eigen stamcellen, hebben het vermogen om zieke of beschadigde weefsels te vervangen of te repareren. Daar maakt de regeneratieve geneeskunde dankbaar gebruik van.