Huidcellen her-programmeren voor grootschalig medicijnonderzoek
Voor veel hersenziektes zijn geen goede medicijnen. Om die te kunnen vinden zijn de zenuwcellen van de patiënt zelf eigenlijk onmisbaar. Onderzoekers van VU/Amsterdam UMC maken dat nu mogelijk door stamceltechnologie te combineren met nanotechnologie. Ze creëerden eindeloze rijen microscopische eilandjes waarop ze steeds één menselijke hersencel lieten groeien. Deze arrays openen de weg naar grootschalig medicijnonderzoek. In samenwerking met het stamcelinstituut van de Universiteit Bonn, slaagden de Amsterdamse onderzoekers er bovendien in om de hersencellen verder te laten uitrijpen dan tot nu toe lukte, zodat de signaaloverdracht van volwassen hersencellen (synaptische transmissie) kan worden bestudeerd en de effecten van kandidaat geneesmiddelen hierop. Het onderzoek werd gecoördineerd door Ruud Toonen en Matthijs Verhage en uitgevoerd door een team neurobiologen onder leiding van Marieke Meijer. Het onderzoek is nu gepubliceerd in het toonaangevende tijdschrift Cell Reports.
Dankzij stamcel technologie kunnen menselijke hersencellen worden verkregen uit huidcellen van gezonde vrijwilligers of van patiënten. Deze hersencellen zijn een uitstekende basis voor onderzoek naar hersenziektes en geneesmiddelen. Wetenschappers over de hele wereld zijn daarom op zoek naar gestandaardiseerde manieren om dit mogelijk te maken. Onderzoeksteams van Amsterdam UMC en de Vrije Universiteit Amsterdam, in samenwerking met de Universiteit van Bonn, hebben dit nu gerealiseerd door micro-patronen van steuncellen te produceren en hierop steeds één enkele hersencel te laten groeien.
Met stamceltechnologie kunnen huidcellen worden ‘gereset’ naar een stamcelfase en kunnen vervolgens opnieuw geprogrammeerd worden tot hersencellen. Om vanuit deze stamcellen volledig uitgerijpte, volwassen hersencellen te genereren is nog een uitdaging. De meeste studies gebruiken hersencellen die eigenlijk nog veel kenmerken van prenatale hersencellen hebben. Met name de chemische signaaloverdracht (synaptische transmissie), karakteristiek voor volwassen zenuwcellen, is doorgaans onvoldoende ontwikkeld, terwijl synaptische transmissie juist cruciaal is voor het onderzoek naar de meeste hersenziektes en het testen van nieuwe medicijnen. Door een nieuwe, directe manier van her-programmeren te combineren met maximale ondersteuning van de hersencellen op eilandjes van steuncellen, lukt dit nu veel beter dan tot nu toe kon.
Het onderzoeksteam ziet veel mogelijke toepassingen voor het nieuw ontwikkelde systeem. Het kan worden gebruikt om ziektemechanismen te bestuderen. Mutaties in het DNA van patiënten kunnen nu direct worden onderzocht in de hersencellen van die specifieke patiënten zelf en de gevolgen voor de signaaloverdracht direct waargenomen. Het nieuwe systeem is ook van bijzonder belang voor geneesmiddelonderzoek, omdat het is gestandaardiseerd, schaalbaar en toepasbaar op een breed scala van hersenziekten.
De onderzoeksteams werken samen in het project COSYN, gefinancierd door de EU.