Onderzoekers van de University of Illinois Chicago (UIC) hebben een geavanceerd softwareplatform ontwikkeld, genaamd SenePy, dat in staat is om verouderende (senescente) cellen in organen en weefsels te detecteren. Die cellen, die weliswaar hun groeicyclus beëindigd hebben, maar nog niet afgestorven zijn, kunnen bijdragen aan het ontstaan of verergeren van chronische aandoeningen zoals hart- en vaatziekten en de ziekte van Alzheimer.
Doordat deze cellen slechts verspreid aanwezig zijn in het lichaam, en verschillende veranderende genetische profielen hebben, was het identificeren ervan altijd al een uitdaging. “Cellulaire senescentie beschrijft de vroegtijdige veroudering van een cel waarbij de cel stopt met groeien, niet sterft, maar stopt met normaal functioneren. Dat veroorzaakt problemen omdat de cel niet wordt vervangen door gezonde cellen. In plaats daarvan blijft de cel bestaan en bevordert ontstekingen, waardoor de functie van de naburige cellen wordt verstoord”, vertelt dr. Jalees Rehman, hoofdauteur van het onderzoek.
Signaturen variëren per weefseltype
Het softwareplatform, SenePy, dat nu ontwikkeld is door promovendus Mark Sanborn van de University of Illinois Chicago en zijn team, is in staat deze senescente cellen te detecteren. Voor de ontwikkeling van de software is gebruik gemaakt van geavanceerde computertechnologie. Daarmee slaagden de onderzoekers erin de genetische signaturen van die verouderende cellen te onderscheiden van gezonde cellen.
Tijdens de ontwikkeling van SenePy werden onder andere de gegevens van meer dan 1,6 miljoen menselijke- en muizencellen geanalyseerd. Zo konden in totaal 72 muizen- en 64 menselijke signaturen vastgesteld. Opvallend is dat deze signaturen variëren per weefseltype; zo verschillen de genetische kenmerken van verouderende cellen in het hart van die in de longen of hersenen.
Natuurlijk rem
De onderzoekers, wiens bevindingen gepubliceerd zijn in Nature Communications, ontdekten ook dat senescente cellen geclusterd zijn, omdat vroegtijdige senescentie in één cel disfunctie en senescentie in de buurcellen bevordert. Met de nieuwe software bleken de onderzoekers ook in staat de werking van senescentie als een natuurlijke rem op het ontstaan van tumoren te bestuderen.
Daarnaast keek het team ook naar de effectiviteit van medicijnen genaamd senolytica die senescente cellen uit het lichaam verwijderen om ziekte en veroudering te bestrijden of te voorkomen. “Omdat we nu verschillende markers hebben voor specifieke soorten senescentie en verschillende celtypen, zouden we nieuwe senolytica kunnen genereren voor potentiële nieuwe doelwitten,” aldus Sanborn.
Open source
Promovendus Sanborn is ervan overtuigd dat de SenePy software uiteindelijk door veel specialisten gebruikt zal gaan worden. Te meer omdat de ontwikkelaars besloten hebben het als open source tool vrij beschikbaar is voor de wetenschappelijke gemeenschap. “Als meer mensen het gebruiken, dan is er meer potentieel voor een toekomstige therapeutische impact”, aldus de promovendus.
