Promotie Buys de Barbanson: “Het universum van enkele cellen verkennen met behulp van multimodale technieken”

Voor zowel eencellige als meercellige organismen geldt dat geen enkele individuele cel helemaal gelijk is aan een ander. De weefsels van mensen en andere dieren zijn samengesteld uit een verscheidenheid aan celtypes, elk met een andere functie. Zelfs binnen een populatie van een bepaald celtype verschillen alle individuele cellen van elkaar op meerdere moleculaire niveaus. Deze veranderingen worden geïntroduceerd tijdens de celdeling, bijvoorbeeld door DNA-mutaties of veranderingen in de structuur of verpakking van DNA. Met andere woorden: de cellen worden stap voor stap unieker. Ziektes zoals kanker kunnen beginnen in een individuele cel wanneer deze door celdelingen snel divergeert van zijn voorouderlijke cel en aanleiding geeft tot de vorming van een tumor.

Chromosoomverlies in darmkanker

Het proefschrift van Buys de Barbanson biedt meer inzicht in de verscheidene modaliteiten van individuele cellen. Samen met zijn collega’s gebruikten hij organoïdemodellen van darmkanker: minuscule 3D structuren gekweekt in het lab die de ziekte nabootsen. De onderzoekers gebruikten geavanceerde technieken waarmee ze meerdere metingen in individuele cellen konden doen om de volgorde waarin chromosomale afwijkingen optreden bij dit type kanker te reconstrueren. Door de geïntegreerde metingen konden ze veranderingen vinden die in parallel in verschillende cellen van dezelfde populatie zijn ontstaan. Met deze methode ontdekten ze een terugkerend verlies van chromosoom 4 dat alleen voorkomt na verlies van chromosoom 18. Deze bevindingen komen overeen met de klinische observaties in patiënten met darmkanker.

Vorming van het bloed

Ook beschrijft De Barbanson in zijn proefschrift een nieuwe techniek genaamd scSort-ChIC. Deze techniek meet histonmodificaties in individuele cellen. Histonen zijn moleculen waar het DNA omheen gewikkeld is. Modificaties in deze moleculen beïnvloeden welke delen van het DNA door de cel gelezen kunnen worden en daarmee ook de eiwitten die de cel produceert. De Barbanson en collega’s pasten scSort-ChIC toe op bloedstamcellen en volwassen bloedcellen in het beenmerg van de muis om inzicht te krijgen in de histonmodificaties die optreden tijdens de vorming van het bloed.

State–of–the–art technologie

Tenslotte introduceert hij een nieuwe techniek die meerdere modaliteiten – waaronder histonmodificaties en DNA-structuur – gelijktijdig kan meten in een enkele cel. De Barbanson beschrijft de validatie van deze state–of–the–art technologie en de toepassing op een systeem waarin de positie van elke cel in de celcyclus nauwkeurig kan worden gemeten. Hij gebruikt deze informatie over celcycli om de data van meerdere histonmodificaties te integreren en hun gedrag gedurende de celcyclus te vergelijken.

Het werk beschreven in De Barbanson’s proefschrift draagt bij aan onze kennis van de fundamentele biologie. In de toekomst kunnen de technieken die hij samen met zijn collega’s heeft ontwikkeld wellicht worden toegepast in een klinische setting.

Eigen bio informaticabedrijf

“Het doen van een PhD was best uitdagend. Het is vooral lastig om te werken met de data van individuele cellen, omdat deze over het algemeen schaars zijn en veel ruis bevatten. Maar het heeft me zeker in staat gesteld om veel te leren gedurende de afgelopen jaren. Door de ervaring die ik heb opgedaan tijdens mijn PhD kon ik zelfs mijn eigen bio informaticabedrijf starten,” vertelt De Barbanson. “Als je net begint aan het traject, zou ik je adviseren om veel samenwerkingen aan te gaan.”

Hij zal het afronden van zijn PhD vieren met een rustige wandeling in het bos.