Nieuwe technologie laat onzichtbare verschillen tussen kankercellen zien
Twee cellen kunnen dezelfde hoeveelheid van een eiwit bevatten, maar toch heel verschillend gedrag vertonen. Hoe kan dat? Het antwoord zit in de details: eiwitten bestaan vaak in net iets andere versies van zichzelf. Een onderzoeksteam heeft nu een techniek ontwikkeld die deze subtiele verschillen zichtbaar maakt, zelfs in één enkele cel.
Eiwitten zijn de werkpaarden van je lichaam. Ze doen vrijwel al het werk in je cellen. Maar hetzelfde eiwit kan in verschillende "smaken" voorkomen, zogeheten proteoformen. Dat zijn varianten van één eiwit die ontstaan doordat de cel het eiwit net iets anders bewerkt of knipt. Die varianten kunnen heel verschillende effecten hebben, bijvoorbeeld bij hoe agressief een kankercel zich gedraagt.
Het probleem is dat de meeste meetmethodes alleen kijken naar de totale hoeveelheid van een eiwit. Ze zien niet welke variant het is. Dat is een beetje alsof je telt hoeveel appels er in een mand liggen, zonder te kijken of het Elstars of Goudrenetten zijn.
Versterking in de gel
De onderzoekers ontwikkelden een methode genaamd RCAmp-scWB. Ze beginnen met een bekende techniek: eiwitten uit één cel worden gescheiden in een gel, een soort wiebelig gelatinelaagje. Grotere en kleinere eiwitvarianten bewegen daarbij verschillend ver, waardoor ze van elkaar te onderscheiden zijn.
Het nieuwe trucje zit in wat daarna gebeurt. De onderzoekers versterken het signaal van de eiwitten direct in de gel zelf, met een techniek die een soort kopieermachine voor moleculen gebruikt, de zogeheten rolling-circle amplificatie. Hierdoor wordt een zwak signaal veel sterker, zonder dat de plek waar het eiwit zich bevindt in de gel verandert. Dat is belangrijk, want juist die plek vertelt je om welke variant het gaat.
Met behandelde teststalen van zuiver eiwit bleek het signaal 4 tot 7,8 keer sterker te reageren op concentratieveranderingen dan bij de gangbare methode. Dat betekent dat de techniek veel gevoeliger is voor kleine hoeveelheden eiwit.
Verschillen tussen kankercellen
De onderzoekers testten hun methode op zes menselijke kankercellijnen. Ze keken naar twee eiwitten: Vimentine, dat een rol speelt bij hoe kankercellen zich verspreiden, en PD-L1, een eiwit dat kankercellen gebruiken om het afweersysteem te ontwijken.
De techniek liet zien dat cellen met dezelfde totale hoeveelheid van deze eiwitten toch verschillende mixen van proteoformen konden hebben. Dat verschil was onzichtbaar voor metingen die alleen naar totale eiwithoeveelheid kijken.
De onderzoekers gingen nog een stap verder. Ze onderzochten ook kleine blaasjes die cellen afgeven, extracellulaire vesikels genaamd. Ook hierin vonden ze verschillen in de samenstelling van Vimentine-varianten, afhankelijk van welke cel het blaasje had afgegeven. Dat terwijl de totale hoeveelheid van de belangrijkste variant juist vrij vergelijkbaar was.
Wat betekent dit (nog) niet: Dit is het werk van één onderzoeksteam, en de techniek is vooral getest op celkweken in het lab. Het betekent nog niet dat deze methode al klaar is voor gebruik bij patiënten, of dat de gevonden proteoform-verschillen rechtstreeks de agressiviteit van kanker voorspellen. Vervolgonderzoek moet uitwijzen hoe breed toepasbaar deze aanpak is.
Toch is dit een veelbelovende stap. Door dieper te kijken dan alleen de hoeveelheid eiwit, kunnen onderzoekers in de toekomst misschien beter begrijpen waarom de ene kankercel zich anders gedraagt dan de andere, zelfs als ze op het eerste gezicht identiek lijken.
Bron: Gel-Confined Rolling-Circle Amplification Enables Sensitive Single-Cell Proteoform Analysis