Nieuwe celtypen ontdekt in longen

Celonderzoek Onderzoekers dachten dat ze alle celtypen in ons lijf wel kenden, maar een nieuwe atlas brengt verrassingen.

Geplastineerde longen. Onderzoekers identificeerden 21 verschillende celtypen in de luchtwegen.
Geplastineerde longen. Onderzoekers identificeerden 21 verschillende celtypen in de luchtwegen. Foto Getty Images

Onze longen en luchtwegen bevatten soorten cellen die nooit eerder gezien zijn. En mogelijk spelen juist deze voorheen onbekende celtypen een cruciale rol bij longziekten, als taaislijmziekte en astma. Dat zegt moleculair geneticus en immunoloog Martijn Nawijn van het Universitair Medisch Centrum Groningen. Samen met een internationaal consortium van wetenschappers publiceerde hij maandag de eerste resultaten van een vergelijkend onderzoek in het blad Nature Medicine.

Nawijn doet mee aan de zogeheten Human Cell Atlas, een groot internationaal onderzoeksproject dat geleid wordt vanuit de instituten Sanger en Broad, in Groot-Brittannië en de Verenigde Staten. Met nieuwe moleculaire technieken kan de activiteit van één enkele cel in kaart worden gebracht. „Het project is opgezet met dezelfde gedachte als destijds het humane genoomproject”, vertelt Nawijn. „Het moet een kaart van het menselijk lichaam opleveren, een referentiekaart waarop precies is ingetekend waar welke celtypes zitten.”

Met geavanceerde moleculaire technieken kunnen de onderzoekers weefsels cel voor cel bestuderen aan de hand van hun RNA-inhoud. RNA is het instructiemolecuul waarin DNA wordt vertaald. RNA zegt dus iets over de activiteit van genen in de cel en dus ook over hun functie. Nawijn richt zich specifiek op de longen, maar de in totaal meer dan duizend andere onderzoekers in het wereldwijde consortium bestuderen tientallen andere weefsels en organen in soortgelijke projecten.

„Lange tijd dachten we dat we alle varianten binnen de 37 biljoen cellen van het menselijk lichaam wel kenden”, zegt Nawijn. „Maar nu blijkt dat er ook celtypen bestaan die er niet anders uitzien onder de microscoop, maar die wel verschillen in RNA, en dus in hun functie. Doordat we nu op moleculair niveau kijken, ontdekken we nieuwe dingen.”

Nawijn en zijn team vergeleken de cellen in de longen van gezonde proefpersonen en in longen van astmapatiënten. „We ontdekten dat de slijmproductie bij astma ook door trilhaarcellen gebeurt. Voorheen dachten we dat alleen gespecialiseerde gobletcellen daar een rol in speelden. Maar er is dus meer aan de hand. Dat nieuwe inzicht kan een belangrijke stap zijn bij het bedenken van een nieuwe therapie.”

Afweercellen

De onderzoekers kwamen ook een nieuw type afweercellen op het spoor, die mogelijk betrokken zijn bij astma. „Bekend was tot nu toe dat er in de longen twee typen afweercellen zijn; een type dat in het weefsel zit en een migrerend type cel dat vanuit de longen met de lymfe verder het lichaam in gaat. Wij ontdekten een derde type dat nooit eerder was gezien. Deze immuuncel lijkt er een beetje tussenin te zitten, misschien is het een cel in transitie van het residente naar het migrerende type.”

Het onderzoek bevestigt ook het bestaan van een nieuw celtype in de luchtwegen dat hoge niveaus van het CFTR-transporteiwit produceert, zogeheten ionocyten. Die ontdekking werd vorige zomer in Nature gepubliceerd. Een mutatie in het CFTR-gen is verantwoordelijk voor taaislijmziekte, legt Nawijn uit. „Dikke kans dat dit celtype daarin ook een rol speelt.”

De ontdekking is nog zo nieuw dat de onderzoekers nog niet precies weten op welke plekken dit nieuwe celtype precies zit. „We zien het in de luchtwegen maar niet in de longblaasjes”, zegt Nawijn, „In de neus zijn ionocyten heel erg zeldzaam, dieper in de longen zitten er meer. We zijn druk bezig dat precies in kaart te brengen. Dit celtype is zeldzamer dan andere cellen, en maakt 1 tot 2 procent uit van het longweefsel.”

Lees ook: Gentherapie in de longen lukt ook via inademing

Door het onderzoek komen ook verschillen met proefdieren beter in beeld, zegt Nawijn. „Muizen hebben net als mensen ionocyten, maar het werkt allemaal net iets anders. Fysiologisch al – muizen ademen veel sneller dan wij – maar nu krijgen we ook een enorm gedetailleerd inzicht in wat de verschillen op celniveau precies zijn. Daardoor zullen we ook beter kunnen inschatten wat de resultaten van proefdieronderzoek uiteindelijk zullen betekenen voor de mens.”

Niet voor niets trekt de Human Cell Atlas al veel belangstelling van klinische onderzoekers en de farmaceutische industrie. „Op basis van deze atlas kunnen ze de focus van hun onderzoek scherper kiezen”, verklaart Nawijn. „Dankzij de atlas leren we ook de communicatie tussen verschillende cellen beter begrijpen en dat is vaak een belangrijk aangrijpingspunt voor geneesmiddelen. Als we een gedetailleerde kaart hebben van de celorganisatie kunnen we nieuwe ideeën formuleren waar we zouden kunnen ingrijpen en ook op welke plekken een medicijn misschien ook een ongewenst effect zal hebben.”

Correctie (18 juni 2019): in een eerdere versie van dit stuk werd gesproken over 37 miljard cellen van het menselijk lichaam. Dat is verbeterd in 37 biljoen.