Wetenschappers van het Massachusetts Institute of Technology hebben een methode voorgesteld om verouderende cellen in levend weefsel te herkennen zonder ze te vernietigen. De methode combineert ramanmicroscopie, die de chemische samenstelling van cellen afleest uit het spectrum van gereflecteerd licht, met gegevens over genexpressie en machine learning. Het resultaat is een unieke ‘streepjescode’ — een reeks spectrale kenmerken waarmee ‘zombicellen’ van gewone cellen kunnen worden onderscheiden.
Naarmate we ouder worden, hopen zich in het lichaam cellen op die niet meer delen, maar ook niet zijn afgestorven. Ze scheiden ontstekingssignalen uit en dragen bij aan het ontstaan van kanker, fibrose en andere ouderdomsgerelateerde aandoeningen. Klassieke markers zoals de eiwitten p16 en p21 vereisen fixatie en vernietiging van het monster, waardoor ze niet kunnen worden gebruikt voor diagnostiek in levend weefsel. De nieuwe aanpak lost dit probleem op: het ramanspectrum legt veranderingen in lipiden en andere moleculen vast zonder in te grijpen in de cel.
De onderzoekers vergeleken huid- en longweefsel van jonge en oude muizen. In de oudere monsters nam de synthese en ophoping van lipiden duidelijk toe, en in de huid werden de routes versterkt die verband houden met spiercontractie en remodeling van de extracellulaire matrix. In de longen werden genen van de immuunrespons en ontsteking geactiveerd. Deze biochemische verschuivingen vormden de basis van de trainingsset voor het algoritme.
Machine learning selecteerde uit duizenden spectrale pieken enkele sleutelpieken die het nauwkeurigst correleren met de toestand van cellulaire veroudering. Volgens de bedoeling van de auteurs is het nu voldoende om het spectrum in enkele karakteristieke bereiken te registreren om met hoge waarschijnlijkheid te bepalen of een cel in een senescente toestand is geraakt. De methode is voorlopig alleen getest op muizen en onder laboratoriumomstandigheden.
Het voordeel van de aanpak is duidelijk: hij vereist geen biopsie en maakt het in de toekomst mogelijk de dynamiek van de ophoping van zombicellen in real time te volgen. De gegevens zijn echter beperkt tot diermodellen, en overdracht naar de mens zal verificatie op menselijk weefsel en klinische proeven vereisen. Bovendien is ramanmicroscopie nog geen routine-instrument in de kliniek — de apparatuur is duur en vereist speciale training.
Als de methode haar betrouwbaarheid bevestigt, kan ze het beeld veranderen van hoe de biologische leeftijd van weefsels wordt gemeten. In plaats van indirecte bloedmarkers of destructieve monsters ontstaat de mogelijkheid om de toestand van cellen direct en niet-invasief ‘af te lezen’. Dat brengt het moment dichterbij waarop therapieën die gericht zijn op het verwijderen of verjongen van verouderende cellen kunnen steunen op nauwkeurige, individuele gegevens over hun verdeling in het lichaam.
