Nieuwe software om gesprekken tussen cellen beter te begrijpen

De Nederlandse TU Delft heeft open source software ontwikkeld, die gesprekken tussen cellen kan voorspellen en visualiseren aan de hand van de betrokken moleculen.

Trefwoorden: #cellen, #cellulaire dialoog, #dynamisch, #embryo's, #experiment, #genen, #hersencel, #huidcel, #Hyun Youk, #kleuren, #molecuul, #open source, #patroonvorming, #software, #spiercel, #statisch, #TU Delft, #uitwisseling

Lees verder

research

( Foto: screen video - TU Delft )

ENGINEERINGNET.BE - Het vermogen van cellen om met elkaar te praten, is essentieel voor leven. Het speelt bijvoorbeeld een belangrijke rol bij de ontwikkeling van embryo’s, waarin cellen door middel van patroonvorming bepalen of ze hersencellen, spiercellen of huidcellen worden.

Door moleculen met elkaar uit te wisselen en aan de hand van die informatie patronen te vormen, kunnen groepen cellen hun eigen ontwikkeling sturen.

Een patroon ontstaat wanneer bepaalde genen in sommige cellen actief zijn, terwijl ze in andere cellen juist zijn uitgeschakeld. ‘Dit in- of uitschakelen van genen wordt gestuurd door de uitwisseling van moleculen’, aldus onderzoeker Hyun Youk van TU Delft.

Op deze manier ontstaat in een groep cellen een ‘cellulaire dialoog’ die de vorm aanneemt van een patroon. ‘Je kunt zo’n patroon visualiseren door de cellen waarin een gen is ingeschakeld een kleur te geven, en de cellen waarin hetzelfde gen is uitgeschakeld een andere kleur’, stelt Youk. Cellen kunnen zich organiseren in allerlei soorten statische en dynamische patronen.

Het afluisteren van die gesprekken tussen cellen is geen sinecure. Onderzoekers moeten erachter komen welke cel welk molecuul aanmaakt en in welke cel bepaalde genen zijn ingeschakeld, of juist niet. Dat vereist ingewikkelde en tijdrovende experimenten. ‘Met de nieuwe software kun je cellulaire dialogen zichtbaar maken zonder experimenten te hoeven doen’, aldus Youk. ‘Dat maakt het veel makkelijker om deze processen te leren begrijpen.’

In de software kunnen onderzoekers invoeren welke moleculen een cel uitwisselt, en in welke hoeveelheden. De software berekent vervolgens welk patroon er ontstaat als een groep van deze cellen met elkaar praat, en visualiseert dit door middel van verschillende kleuren. Op dit moment werkt de software met twee verschillende moleculen. ‘Verrassend genoeg zagen we dat groepen cellen met alleen deze twee moleculen toch enorm complexe patronen vormen’, vertelt Youk.

Zijn onderzoeksgroep heeft de software open source gemaakt, in de hoop dat andere onderzoekers het uitbreiden. Youk: ‘Uiteindelijk is het de bedoeling dat alle moleculen die betrokken zijn bij cellulaire communicatie erin staan, zodat we beter leren begrijpen hoe cellen met elkaar praten.’