mini-brein

Wetenschappers zijn er voor het eerst in geslaagd om een menselijk brein in het laboratorium tot stand te laten komen. Ze gebruikten stamcellen om – in 3D – een klein brein te ‘kweken’ dat in veel aspecten op het menselijk brein lijkt. Het piepkleine 3D-brein kan gebruikt worden voor onderzoek naar het menselijk brein, iets waarvoor nu nog vaak een beroep op muizen wordt gedaan.

De onderzoekers verzamelden geïnduceerde pluripotente stamcellen. Dit zijn volwassen stamcellen die geprogrammeerd zijn om zich te gedragen als embryonale stamcellen. Heel concreet betekent het dat stamcellen die al een functie in het lichaam hebben, worden omgezet naar ‘onbeschreven bladen’, stamcellen die nog tot allerlei soorten stamcellen met elk hun eigen functies, kunnen uitgroeien.

De totstandkoming van een mini-brein
De geïnduceerde pluripotente stamcellen kregen voeding die ze nodig hebben om uit te groeien tot onderdelen van de hersenen. En dat had effect: de stamcellen groeiden uit tot cellen die uiteindelijk het zenuwstelsel zouden vormen. Om ervoor te zorgen dat de cellen niet plat in een bakje zouden blijven liggen, maar zich net als in het lichaam in 3D zouden ontwikkelen, plaatsten de onderzoekers deze op een soort steiger, waarlangs ze zich verder konden ontwikkelen. De stamcellen organiseerden zichzelf en zo ontstond uiteindelijk een mini-brein. Het brein is ruwweg te vergelijken met dat van een foetus van zo’n negen weken oud.

WIST U DAT…

…sommige stamcellen na uw dood nog weken voortleven?

Complex
De ontwikkeling van dit mini-brein is bijzonder belangrijk, zo benadrukken de onderzoekers in een paper over hun werk. “De complexiteit van het menselijk brein maakt het lastig om hersenstoornissen in modelorganismen te bestuderen.” Vaak worden muizen als modelorganismen ingezet. Hoewel hun brein sterk op dat van mensen lijkt, zijn er ook grote verschillen. En dat maakt onderzoeksresultaten gebaseerd op het muizenbrein niet altijd representatief voor het menselijk brein. “We hebben een in vitro-model van de menselijke hersenontwikkeling nodig,” stellen de onderzoekers.

Dat het mini-brein een heel geschikt in vitro-model is, tonen ze direct aan. Ze bestudeerden microcefalie. Mensen die aan deze aandoening leiden, hebben een kleine schedel doordat hun hersenen zich niet goed ontwikkelen. Het is lastig gebleken om met behulp van muizen een goed beeld van de aandoening te krijgen. De onderzoekers besloten te kijken of hun menselijk mini-brein meer inzicht in de aandoening kon geven. Ze verzamelden huidcellen van mensen met microcefalie, maakten er geïnduceerde pluripotente stamcellen van en lieten die uitgroeien tot zo’n mini-brein. In dat brein konden ze vervolgens de oorsprong van de aandoening zien.