transparant brein

Wetenschappers van de universiteit van Stanford hebben een methode ontwikkeld om de hersenen van dode muizen transparant te maken. De methode maakt een heel nieuwe manier van hersenonderzoek mogelijk.

Om het brein van een dode muis transparant te maken, hebben de onderzoekers de ondoorzichtige stof in het brein – met name de lipiden – verwijderd. En dat op zo’n manier dat de rest van het brein volledig intact bleef. Gemakkelijk was dat niet. Lipiden zijn vetachtige moleculen die celmembranen vormen en het brein structuur geven. Wanneer lipiden normaliter verwijderd worden, storten de omringende weefsels in en is het brein niet langer intact.

Oplossing
De onderzoekers hebben nu een oplossing gevonden voor dat probleem. Ze zorgden ervoor dat hydrogel-moleculen het brein doordrongen. Vervolgens werd het brein ietsje opgewarmd (tot de lichaamstemperatuur bereikt was). De moleculen begonnen daarop een stevig netwerk door het brein heen te vormen. Dit netwerk hield het hele brein bijeen, maar – en dat is heel belangrijk – bond zich niet aan de lipiden. Vervolgens konden de onderzoekers die lipiden gemakkelijk verwijderen. Wat overbleef was een 3D, transparant brein waarin alle belangrijke structuren nog intact waren en zich nog steeds op de juiste plaats bevonden. Dat is te lezen in het blad Nature.

Mensen

De onderzoekers experimenteerden in eerste instantie met het brein van muizen. Inmiddels is ook het brein van zebravissen al transparant gemaakt en hebben de onderzoekers de methode met succes losgelaten op stukjes van de hersenen van mensen.

Beter beeld
Zonder de lipiden kunnen wetenschappers een veel beter beeld van het brein krijgen. Lipiden maken het brein namelijk grotendeels ondoordringbaar voor licht en chemische stoffen. “We dachten dat als we de lipiden op een niet-destructieve manier konden verwijderen, we in staat zouden zijn om zowel licht als macromoleculen diep in het weefsel door te laten dringen, waardoor we het brein niet alleen in 3D in kaart kunnen brengen, maar ook een moleculaire analyse van een intact brein in 3D kunnen uitvoeren,” vertelt onderzoeker Karl Deisseroth.

Wanneer onderzoekers nu een brein willen bestuderen, moet er vaak in gesneden worden. Hierbij worden vanzelfsprekend bepaalde verbindingen verbroken. De methode van de onderzoekers van Stanford maakt het mes overbodig: door de hersenen transparant te maken kunnen ze het brein intact bestuderen. Niet alleen het grote plaatje, maar ook de kleinste details worden zichtbaar. Te zien is hoe cellen en verschillende delen van het brein met elkaar in verband staan en welke rol verschillende stoffen in het brein spelen. “Dit belooft de manier waarop we de anatomie van het brein en de manier waarop ziektes het brein aanpassen, bestuderen, te veranderen,” stelt onderzoeker Thomas Insel. Wellicht kan de methode ook op andere organen worden losgelaten en ons een beter beeld geven van hun werking.