Een team onderzoekers van de Universiteit van Californië, San Francisco (UCSF) heeft een nieuwe theorie toegepast om te leren hoe en waarom cellen differentiëren in verschillende typen. De bevindingen, gepubliceerd in het tijdschrift Nature Genetics, zouden kunnen leiden tot nieuwe manieren om ziekten zoals kanker en diabetes te behandelen.

Celdifferentiatie is het proces waarbij stamcellen zich ontwikkelen tot volwassen cellen met specifieke functies. Stamcellen kunnen bijvoorbeeld differentiëren tot hersencellen, hartcellen of spiercellen. Het proces van celdifferentiatie wordt gecontroleerd door een complex netwerk van genen en eiwitten.

Traditionele modellen van celdifferentiatie hebben zich geconcentreerd op hoe individuele genen de expressie van andere genen reguleren. De nieuwe theorie, die de ‘hiërarchie van transcriptiefactoren’ wordt genoemd, suggereert echter dat celdifferentiatie wordt gecontroleerd door een klein aantal meestertranscriptiefactoren die de expressie van veel andere genen reguleren.

Transcriptiefactoren zijn eiwitten die zich aan DNA binden en de expressie van genen controleren. De hiërarchie van transcriptiefactoren suggereert dat een klein aantal mastertranscriptiefactoren bovenaan de hiërarchie staat en de expressie van andere transcriptiefactoren controleert, die op hun beurt de expressie controleren van genen die voor eiwitten coderen.

De onderzoekers testten de hiërarchie van de transcriptiefactorentheorie door te bestuderen hoe embryonale stamcellen van muizen differentiëren tot neurale stamcellen. Ze ontdekten dat een klein aantal mastertranscriptiefactoren verantwoordelijk waren voor de eerste stappen in neurale differentiatie. Deze meestertranscriptiefactoren activeerden vervolgens de expressie van andere transcriptiefactoren, die op hun beurt de expressie activeerden van genen die codeerden voor eiwitten die betrokken zijn bij de neurale ontwikkeling.

De bevindingen bieden nieuwe inzichten in de manier waarop celdifferentiatie wordt gecontroleerd. Dit zou kunnen leiden tot nieuwe manieren om ziekten zoals kanker en diabetes te behandelen, die worden gekenmerkt door abnormale celdifferentiatie.

"Door te begrijpen hoe cellen differentiëren, kunnen we leren hoe we het proces kunnen beheersen en in ons voordeel kunnen gebruiken", zegt senior auteur Huda Zoghbi, MD, hoogleraar kindergeneeskunde, neurologie en biochemie aan de UCSF. "Dit zou kunnen leiden tot nieuwe behandelingen voor ziekten zoals kanker en diabetes."