Menselijk minibrein gekweekt

Wetenschappers zijn erin geslaagd uit huidcellen hersenweefsel te kweken. Het kleine brein kan worden ingezet voor onderzoek naar ernstige neurologische aandoeningen.

AMSTERDAM - Nadat wetenschappers de afgelopen jaren eerst uit stamcellen menselijk darmweefsel lieten groeien en daarna op dezelfde wijze een stukje netvlies en een schildklier wisten te fabriceren, is nu het ultieme doel bereikt: een gekweekte miniversie van het menselijk brein.


Het gaat om een 3D-versie met een diameter van 4 millimeter, met daarin een heuse cortex, een netvlies, een plexus (waar hersenvocht wordt aangemaakt) en hersenvlies. De gebieden hebben onderling ook nog eens contact. 'Dit is pure magie', zegt hoogleraar en stamcelonderzoeker Hans Clevers (Hubrecht Instituut).


Europese en Amerikaanse onderzoekers beschrijven vandaag in Nature hoe in het lab uit een paar huidcellen het meest ingewikkelde menselijke orgaan kan ontstaan. Die huidcellen herprogrammeerden zij eerst tot pluripotente stamcellen, door er met behulp van een virus bepaalde regelgenen in te stoppen. Die stamcellen kunnen zich dan specialiseren tot elk celtype in het lichaam. De wetenschappers stuurden de stamcellen in de richting van de bouwstenen van de hersenen: ze maakten in een speciale kweekvloeistof het neuro-ectoderm, de buitenste cellaag van het embryo dat uitgroeit tot het zenuwstelsel.


Dat is allemaal al eerder gedaan, legt Clevers uit, maar de vervolgstap van de wetenschappers bleek een gouden greep: ze stopten stukjes van dat weefsel in druppels gel met groei-eiwitten en deden die 'in de blender'. Door het heen en weer schudden namen de cellen optimaal voedingsstoffen op. Na twintig tot dertig dagen vormden zich spontaan delen van het brein. Na twee maanden hadden die hun maximale omvang bereikt. Groter dan een paar millimeter worden ze niet, zegt Clevers, omdat daarvoor meer zuurstof en voedingsstoffen, dús een bloedcirculatie nodig is. 'Maar je ziet dat grofweg alle grote gebieden in de hersenen worden gevormd. Dat konden de onderzoekers met kleurstoffen aantonen.'


Hoe het precies werkt? Dat snappen de onderzoekers zelf ook niet, aldus Clevers. Vier jaar geleden kweekte hij met zijn onderzoeksgroep een minidarm uit een enkele stamcel. Maar een darm, zegt hij, is van begin tot het einde identiek, wat erop neerkomt dat elke stamcel hetzelfde kunstje moet doen. Om hersenen te construeren moet een klomp stamcellen uitmuntend gaan samenwerken. 'Dat zoiets kan, is verbazingwekkend', zegt hij. 'De stamcellen hebben hun eigen programma. Opeens is er hersenweefsel. De stamcellen delen zelfs op een manier die alleen bij mensen voorkomt, waardoor extra lagen worden gevormd.'


Ligt transplantatie van hersenweefsel, dus genezing van ernstige hersenaandoeningen, nu in het verschiet? Nee, benadrukt Clevers: 'Hersenen zijn zo complex, alle verbindingen moeten kloppen. Als er een deel uit je tv is weggebrand, herstel je die ook niet even door er ergens een willekeurige nieuwe chip in te drukken.'


Het gekweekte hersenweefsel is vooral van belang voor het onderzoek naar ernstige neurologische aandoeningen, zoals de ziekte van Huntington of Parkinson. Daarvoor bestaan geen goede diermodellen, legt Clevers uit. Nu kunnen van patiënten uit huidcellen wel zenuwcellen worden gekweekt maar dat is ontoereikend om oorzaak en behandeling van de ziekte te bestuderen. En een stukje hersenweefsel wegnemen, is onmogelijk. In Nature beschrijven de onderzoekers hoe zij een menselijk ziektemodel construeerden van microcefalie, een aandoening waarbij de omvang van de hersenen veel kleiner is. Zo wisten ze aan te tonen wat er bij de aanleg van het brein misgaat.


Menselijk weefsel uit stamcellen is ook nog eens een goed alternatief voor dierproeven, zegt Clevers. Bij darmonderzoek maken wetenschappers al veel gebruik van weefsel dat ze kweken uit stamcellen van patiënten.

Meer over

Wilt u belangrijke informatie delen met de Volkskrant?

Tip hier onze journalisten


Op alle verhalen van de Volkskrant rust uiteraard copyright. Linken kan altijd, eventueel met de intro van het stuk erboven.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright @volkskrant.nl.
© 2020 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden