De gekweekte hersenstructuur onder de microscoop. Groen zijn neuronen en de astrocyten zijn rood. Blauw is de mal van collageen en zijde die moet zorgen voor de ruimtelijke structuur (afb: Tuftsuniv.)

Uitgaande van pluripotente stamcellen hebben onderzoekers van, onder meer, de Tufts-universiteit in de VS met behulp van zijde en collageen bij wijze van mal ruimtelijke zenuwcelweefsels gemaakt, die eigenschappen zouden hebben als die van het centrale zenuwstelsel, met inbegrip van de hersens. Dat deden ze, onder meer, uitgaande van cellen van patiënten met hersenziektes als Parkinson en Alzheimer. De zenuwcelweefsels zijn in de eerste plaats bedoeld om het functioneren van zenuwcellen en het voortschrijden van hersenziektes mee te bestuderen.

Het probleem voor de onderzoekers om levend, menselijk hersenmateriaal te onderzoeken ligt voor de hand. Het gebeurt zelden of nooit dat gezond hersenweefsel van mensen beschikbaar is. Deze nieuwe ‘hersens’ zijn gekweekt uitgaande van pluripotente stamcellen, die zelf weer uit rijpe, gespecialiseerde cellen, vaak huidcellen, zijn voortgekomen.
“We vonden de juiste omstandigheden voor de ontwikkeling van de stamcellen in verschillende typen neuronen maar ook astrocyten die de groei van neurale netwerken ondersteunen”, zegt onderzoeker David Kaplan. “De zijde/collageenstructuur verschafte de juiste omgeving om cellen te produceren met de genetische signatuur en elektrische eigenschappen die ook in zenuwweefsel is te vinden.” In vergelijking met een plat, tweedimensionaal weefsel lijkt een ruimtelijke cellenstructuur duidelijk meer op het cellenmengsel in natuurlijk zenuwweefsel, stellen de onderzoekers.
Al eerder is geprobeerd uitgaande van pluripotente stamcellen hersenachtige orgaantjes te maken voor het bestuderen van ons brein, maar het is nog steeds lastig erachter te komen wat de afzonderlijke cellen doen. Bovendien kunnen cellen in het midden van de kweekhersens te weinig zuurstof of voedingsstoffen krijgen om fatsoenlijk te functioneren. De hersenachtige structuur van de Tuftsonderzoekers is poreus. Dat is zowel goed voor de aanvoer van zuurstof en voedingsstoffen als voor de bereikbaarheid van de cellen voor metingen. Een helder ‘venster’ in het centrum van de structuur maakt het onderzoekers mogelijk de groei, organisatie en het gedrag van afzonderlijke cellen te bestuderen.

Consistent

“De groei van neurale netwerken is zeer consistent in de ruimtelijke weefselmodellen”, zegt hoofdauteur en promovendus William Cantley. “Het maakt niet uit of we nu cellen hebben van gezonde mensen of van patiënten met Alzheimer of Parkinson. Dit biedt ons een betrouwbaar platform voor de bestudering van ziektes en om te zien wat er gaandeweg met cellen gebeurt.”
De onderzoekers proberen nog meer profijt te halen uit de nieuwe hersenstructuren door ook nog gebruik te gaan maken van nieuwe beeldtechnieken en door de toevoeging van nog meer celtypen zoals microglia- en endotheelcellen om het model nog meer op het ‘echte werk’ te laten lijken. Zo hopen zij dat daarmee ingewikkelde processen als de signalering, het leren, de plasticiteit en aftakeling in beeld kunnen worden gebracht.

Bron: EurekAlert