Wetenschap draait door
Voor het eerst menselijke hersenen gekweekt die hersengolven afgeven
29 augustus 2019, 17:33
✦ Wetenschap
Menselijke kweekhersentjes in het lab. Beeld Muotri Lab/UCTV
Voor het eerst hebben wetenschappers menselijke stukjes brein gekweekt die gecoördineerde elektrische activiteit vertonen, net als bij een ongeboren baby. Een doorbraak om autisme en migraine te begrijpen, zeggen wetenschappers. Een hellend vlak, waarschuwen ethici.
De breintjes die de Amerikaanse celbioloog Alysson Muotri en zijn collega’s beschrijven, zijn niet groter dan een speldenknop. Honderden van de ‘breinorganoïden’ kweekte Muotri in het lab, door menselijke huidcellen met chemische signaaltjes om te programmeren tot hersencellen en ze in een petrischaaltje tot groei te brengen.
Al na twee maanden begonnen de klompjes weefsel soms kleine elektrische pulsjes af te geven, een teken dat de cellen netwerkjes begonnen te vormen. Na tien maanden werden de hersengolven stabieler en veelzijdiger, vergelijkbaar met de hersenactiviteit bij ongeboren baby’s, schrijven Muotri en zijn groep in vakblad Cell Stem Cell.
Niet schrikken, benadrukt Muotri desgevraagd per e-mail: het zijn maar stukjes weefsel, nodig om in detail te kunnen onderzoeken wat er precies gebeurt in levend menselijk hersenweefsel. Niet eens alle soorten hersencellen zitten erin. “En we hebben geen hersengebieden of structuren. Deze hersengolven hebben misschien niets te maken met de activiteit in echte hersenen.”
Zelfbewustzijn
Maar het zo goed mogelijk nabootsen van echte hersenactiviteit is wel degelijk het doel. “Dit lijkt me een moment om even te pauzeren en te bediscussiëren wat we moeten doen als deze breinorganoïden uiteindelijk tekenen vertonen van bijvoorbeeld zelfbewustzijn”, mailt hij. “Ik weet niet goed waar de grens ligt. Maar ik weet wel dat deze technologie het in zich heeft om de levens te veranderen van miljoenen mensen die lijden aan neurologische aandoeningen.”
Daarbij denkt ze aan neurologische ziektes als autisme, epilepsie of migraine, maar ook aan psychiatrische aandoeningen zoals schizofrenie of depressie, mailt Muotri. “Er zijn veel aandoeningen waarbij de structuur van de hersenen zelf onveranderd is, maar waarbij de defecten in de netwerken en circuits zitten – de hersengolven die we detecteren met EEG’s.”
De laatste jaren kwam het kweken van kleine stukjes weefsel, zogeheten organoïden, in een stroomversnelling. Konden medici tot voor kort hooguit stukjes weefsel wegsnijden om te bestuderen in het lab, lukt het steeds beter om levende stukjes darm, nier of maag op te kweken uit losse stamcellen van de patiënt. Daarmee kan men bijvoorbeeld ziektebeelden nabootsen, of alvast droogoefenen welk medicijn het beste zal aanslaan bij een bepaalde patiënt.
Hersenorganoïden zoals die van Muotri zetten de boel nu op scherp: belangrijk omdat je bij een patiënt nu eenmaal geen stukjes hersenweefsel kunt wegnemen, maar ook beladen omdat het brein toch iets anders is dan je grote teen. “We zijn opeens weer twee stappen verder. En dat roept belangrijke ethische vragen op”, vindt arts-onderzoeker Sarah Boers, die onlangs promoveerde op de ethiek van organoïden.
Prikkelend
Belangrijk om daarbij de hersenpatiënten aan het woord te laten, benadrukt ze. “Het gaat tenslotte om hun weefsels.” Uit onderzoek waarvan Boers binnenkort de resultaten presenteert, blijkt dat patiënten nog weinig weet hebben van de ontwikkelingen. “Terwijl we zien dat je een constructieve dialoog krijgt, als je met de patiënten hierover doorpraat.”
Belangrijk en “zonder meer prikkelend”, reageert neurobioloog Steven Kushner, die zelf met vergelijkbare hersenkweeksels aandoeningen zoals schizofrenie onderzoekt. “Het is eigenlijk ongelooflijk. Twaalf jaar geleden durfden we amper te dromen van het kweken van hersencellen in samenhang. En nu hebben we het al over structuren die misschien hersenactiviteit nabootsen”, zegt hij aan de telefoon. In dat “misschien” zit meteen zijn voorbehoud: Kushner twijfelt of de hersengolven die Muotri ziet, echt wel hetzelfde zijn als die van een baby. “Maar dat we die kant opgaan, staat buiten kijf. En dat ze hier een zeer interessant fenomeen waarnemen, ook.”
Ook Kushner verwacht niet dat er zoiets als gedachten in de hersenkweeksels omgaan. De minibreintjes hebben namelijk geen zintuigen waarmee ze iets kunnen waarnemen, zegt hij. “En ik vind het moeilijk voorstelbaar dat een balletje cellen zonder enige input van buitenaf een of andere vorm van bewustzijn heeft.”
Brein met oog
Anderzijds: experimenten waarbij men kweekhersenen vastkoppelt aan bijvoorbeeld netvliescellen zijn ook al gaande, vertelt Kushner. Dat komt al meer in de buurt van het beroemde griezelverhaal van Roald Dahl over de echtgenote die na het overlijden van haar dominante man diens brein met één oog eraan op kweek zet – waarna de man lijdzaam moet toezien dat de echtgenote alles doet wat hij haar had verboden.
“Dit is zo’n ontwikkeling waarbij ik als wetenschapper denk: we kunnen hier wel wat medische ethici gebruiken”, vindt ook Kushner. “Dit is misschien een mooi moment om daarmee te beginnen. Wij als uitvoerende wetenschappers zijn niet opgeleid in de expertise hoe je hierover moet denken.”
Boers telt haar zegeningen: “Ik vind het mooi dat het artikel al benoemt dat er ethische implicaties zijn. Je ziet bij dit soort onderzoeken nogal eens dat men alleen het experiment beschrijft, zonder dat men het verband legt met de maatschappelijke consequenties.”
Microscopische doorsnede van een van de minibreintjes. De verschillende kleuren staan voor verschillende celtypen. Beeld Muotri Lab/UCTV
https://www.demorgen.be/tech-wetenschap/voor-het-eerst-menselijke-hersenen-gekweekt-die-hersengolven-afgeven~bfa41e95/?utm_source=demorgen&utm_medium=email&utm_campaign=newsletter&utm_content=avond&utm_userid=&ctm_ctid=c2ae383d022914b8eb5e89a4e976b5fd
