Een gekweekt hersenorgaantje met rechts een uitvergroting die afzonderlijke cellen zichtbaar maakt (afb: Zafeiriou et al)
Er zijn al aardig wat pogingen gedaan om hersentjes te kweken uit hersenstamcellen. Nu schijnen onderzoeksters iets te hebben gekweekt uit neuronen en gliacellen dat enige overeenkomsten heeft met hersentjes van een embryo met iets als leervermogen. Vooralsnog zijn dit soort orgaantjes louter bedoeld als studiemateriaal.
Menselijke hersens vormen een knap ingewikkeld systeem bestaand uit miljarden cellen. Er wordt veel onderzoek aan gedaan maar hoe dat allemaal precies in ons hoofd werkt is nog steeds vrij duister. De hoop bestaat dat een en ander met gekweekte hersentjes beter te bestuderen valt. Die hersentjes worden gekweekt uit, meestal, hersenstamcellen die verkregen zijn uit omgeprogrammeerde rijpe cellen zoals huidcellen.
Het lijkt er op dat de onderzoeksters in het Duitse Göttingen die ontwikkelingen een stapje verder hebben gebracht. Uit de hersenstamcellen hebben zich zowel gliacellen als neuronen gevormd. Gliacellen hebben allerlei functies, onder meer het elektrisch isoleren van de neuronen, de ‘echte’ hersencellen, maar hebben ook een functie in de communicatie tussen de cellen. Gliacellen zijn onmisbaar voor functionerende hersens.
Onderzoeksters rond Maria-Patapia Zafeiriou zagen hoe de hersenstamcellen met chemische ‘begeleiding’ zich in acht tot vijftien dagen ontwikkelden tot iets dat op hersentjes leek. Vanaf dag achttien verschenen de eerste neuronen en van dag 50 gaven gliacellen te kennen in het kweeksel aanwezig te zijn.
Tijdens dat proces bleken ook de neuronen zich verder te differentiëren. Zo konden de onderzoeksters glutamine-, gamma-aminoboterzuur- (GABA) en catecholamineproducerende neuronen onderscheiden en zagen ze andere activiteiten
Nadere analyses leerden hen dat het orgaantje wel iets weg had van de vroegste ontwikkelingsfasen van menselijke hersens. Als het werd geprikkeld, dan produceerden de hersencellen neurotransmitters (signaalstoffen) en ze communiceerden ook elektrisch. De cellen onderling vormden ook netwerken. Er zou zelfs neurale plasticiteit zijn geconstateerd, waarbij de hersens zich aanpassen aan herhaalde prikkels zoals dat bij het leerproces gebeurt. “Hoewel we er nog ver weg zijn om hersens met al de functies na te bootsen zijn we gefascineerd geraakt bij de waarneming van celprocessen die bij leren en geheugenvorming noodzakelijk zijn”, zegt Zafeiriou.
die voor functionele hersens nodig zijn.
Ontwikkelingsstadia hersentjes na bepaald aantal dagen. Het streepje (r) komt overeen met 1 mm (afb: Zafeiriou et al)
Nadere analyses leerden hen dat het orgaantje wel iets weg had van de vroegste ontwikkelingsfasen van menselijke hersens. Als het werd geprikkeld, dan produceerden de hersencellen neurotransmitters (signaalstoffen) en ze communiceerden ook elektrisch. De cellen onderling vormden ook netwerken. Er zou zelfs neurale plasticiteit zijn geconstateerd, waarbij de hersens zich aanpassen aan herhaalde prikkels zoals dat bij het leerproces gebeurt. “Hoewel we er nog ver weg zijn om hersens met al de functies na te bootsen zijn we gefascineerd geraakt bij de waarneming van celprocessen die bij leren en geheugenvorming noodzakelijk zijn”, zegt Zafeiriou.
Bestudering
Volgens de onderzoeksters geeft het kweekorgaantje niet alleen de mogelijkheid de ontwikkeling van embryohersens te volgen, maar is het ook geschikt om het verlies van leervermogen en geheugen te bestuderen zoals die bij hersenziektes voorkomen. “We hebben aanwijzingen dat we binnenkort ziektes in het centraal zenuwstelsel in het lab kunnen simuleren”, zegt mede-onderzoeker Wolfram-Hubertus Zimmermann. “Op basis van die daarbij verworven kennis zouden we in de toekomst behandelingen kunnen ontwikkelen voor ziektes als Parkinson, epilepsie of dementie.” Daarnaast zouden dit soort kweekorgaantjes ook nuttig zijn bij het testen van kandidaat-medicijnen.
Bron: bdw