Zonder eiwit TRF2 verandert beschadigde spier in vet en littekenweefsel

Onderzoekers van de Perelman School of Medicine aan de University of Pennsylvania hebben een onverwachte functie ontdekt van het eiwit TRF2. Dat eiwit stond vooral bekend als beschermer van de uiteinden van chromosomen, de zogeheten telomeren. Uit de nieuwe studie, gepubliceerd in het vakblad Science Advances, blijkt dat TRF2 ook onmisbaar is om spierstamcellen inzetbaar te houden voor herstel na een blessure of ziekte.

Eiwit stuurt het herstelritme van spieren

Spieren bevatten stamcellen die normaal inactief blijven totdat er weefselschade optreedt. Zodra dat gebeurt, worden ze wakker: ze delen zich, herbouwen het beschadigde gebied en zorgen voor nieuwe voorraadcellen die daarna weer in rust gaan. Uit laboratoriumonderzoek bleek dat de hoeveelheid TRF2 in deze cellen voortdurend op- en neergaat, precies synchroon met de fasen van rust, herstel en vernieuwing. Dat patroon wijst erop dat het eiwit een sturende rol speelt in het hele herstelproces, niet alleen een beschermende.

Cellen verliezen hun identiteit, spier wordt vet en litteken

Om te testen wat er gebeurt zonder TRF2, schakelden de onderzoekers het eiwit uit in spierstamcellen van muizen. De spieren zagen er aanvankelijk normaal uit, maar de voorraad stamcellen liep geleidelijk terug. Opvallend genoeg gingen de cellen niet dood, zoals bij verlies van TRF2 in ander weefsel wel gebeurt. In plaats daarvan verloren ze de moleculaire kenmerken die ze tot spierstamcel maken. Na een verwonding leidde dat tot ernstige gevolgen: in plaats van gezonde spier ontstond er littekenweefsel en vet, via een proces dat lijkt op adipogene differentiatie, waarbij cellen zich tot vetweefsel ontwikkelen in plaats van spierweefsel.

Snellere ziekteprogressie bij Duchenne en een link met kanker

De onderzoekers testten het effect ook in een muismodel van de spierziekte Duchenne. Zonder TRF2 in de spierstamcellen verliep de ziekte veel sneller: de spierafbraak was heviger en de muizen leefden korter. Nader onderzoek toonde aan hoe dat komt. TRF2 blijkt zich niet alleen aan chromosoomuiteinden te binden, maar ook aan regelgebieden verspreid over het hele genoom die genen aansturen voor het behoud van de spierstamcelidentiteit. Veel van die gebieden bevatten bijzondere DNA-structuren, G-kwadruplexen genoemd, die ook onderzocht worden als aangrijpingspunt voor kankertherapieën. Volgens hoofdonderzoeker Foteini Mourkioti is dat opmerkelijk, omdat het een nieuwe verklaring kan bieden voor een bekend raadsel: spierweefsel kan zichzelf uitzonderlijk goed herstellen, terwijl kanker die in spieren ontstaat juist zeldzaam is. Het team van Mourkioti onderzoekt nu of deze route ook nieuwe behandelingen voor Duchenne mogelijk maakt, en wat de bevindingen betekenen voor het begrijpen van kanker in weefsels met een hoog regeneratievermogen. Het onderzoek werd gefinancierd door de Amerikaanse National Institutes of Health.