Epigenetische veranderingen maken van astrocyten nieuwe hersenstamcellen na hersenletsel

AmsterdamWetenschappers van het Duitse Kankeronderzoekscentrum en de Universiteit van Heidelberg hebben ontdekt dat veranderingen in DNA astrocyten kunnen omvormen tot hersenstamcellen. Het onderzoek op muizen toonde aan dat bepaalde DNA-patronen astrocyten de capaciteit geven om zich als stamcellen te gedragen. Deze vondst kan mogelijk leiden tot betere behandelingen voor hersenletsel.

Belangrijke bevindingen:

• DNA-methylatie schakelt bepaalde genen uit, waardoor de identiteit van de cel behouden blijft.
• Hersenstamcellen hebben een unieke DNA-methylatiepatroon, anders dan gewone astrocyten.
• Een onderbroken bloedtoevoer in de hersenen zorgt ervoor dat astrocyten een stamcelmethylatieprofiel aannemen, wat leidt tot de vorming van nieuwe zenuwcellen.

Rustende stamcellen in de hersenen lijken op astrocyten, die voornamelijk neuronen ondersteunen. Sommige astrocyten hebben echter specifieke methyleringspatronen die hen in staat stellen zowel zenuwcellen als andere hersencellen te produceren. Deze studie richt zich op de "ventriculaire-subventriculaire zone" (vSVZ) in volwassen muizen, waar nog steeds nieuwe neuronen worden gemaakt. Door cellen uit dit gebied te onderzoeken, ontdekten onderzoekers dat hersenstamcellen genen activeren voor zenuwvoorlopers, die door methylering zijn uitgeschakeld in gewone astrocyten.

Beperkte bloedtoevoer, vergelijkbaar met beroerteomstandigheden, zorgde ervoor dat astrocyten hersenstamcellen werden door veranderingen in genexpressie. Dit verhoogde het aantal zenuwvoorlopercellen buiten de gebruikelijke gebieden. Deze ontdekking suggereert dat veranderingen in genexpressie belangrijk kunnen zijn voor hersenherstel. Door het DNA-methylatiepatroon aan te passen, kunnen gewone astrocyten worden omgezet in nieuwe neuronen om te helpen bij het herstel na een verwonding.

Eerder onderzoek toonde aan dat hersenletsel of beroertes kunnen leiden tot de vorming van meer nieuwe zenuwcellen. Volgens een recente studie kunnen veranderingen in DNA-methylering hierbij een cruciale rol spelen. Wanneer de bloedtoevoer wordt afgesneden, wijzigen de DNA-methyleringspatronen, waardoor bepaalde hersencellen zich als stamcellen gaan gedragen. Deze gereprogrammeerde cellen delen zich vervolgens en vormen voorlopers van nieuwe neuronen.

Het bestuderen van deze epigenetische herprogrammering is lastig met levende proefpersonen of beeldvormingstechnieken. Het betreft namelijk het onderzoeken van complexe hersenontwikkeling bij hogere zoogdieren. Onderzoekers moeten op cellulair niveau kijken om deze veranderingen volledig te begrijpen, omdat gekweekte astrocyten hun oorspronkelijke methylatiepatronen niet behouden. Deze kennis is essentieel voor het ontwikkelen van behandelingen voor momenteel onbehandelbare hersenletsels.

Door te onderzoeken hoe veranderingen in genactiviteit invloed hebben op stamcellen in de hersenen, kunnen nieuwe behandelingen worden ontwikkeld. Toekomstige therapieën kunnen mogelijk gebruikmaken van het natuurlijke vermogen van de hersenen om bepaalde cellen in neuronen te transformeren, wat zou kunnen helpen bij het herstel van hersenletsel en beroertes door het stimuleren van neurongroei.