Menselijke hersencellen kunnen buiten een lichaam veel langer en verder rijpen dan gedacht. Een door de Verenigde Staten geleid onderzoeksteam kweekte in het laboratorium peperkorrelgrote klompjes hersencellen, zogeheten organoïden, gedurende ongeveer zeven jaar. Dat is volgens de onderzoekers de langste periode ooit. De cellen bleven al die tijd veranderen en ouder worden op een manier die sterk lijkt op echte menselijke hersenen. Volgens de studie, woensdag gepubliceerd in het tijdschrift Nature, “registreerden” de organoïden “het verstrijken van de tijd”. Het onderzoek moet helpen begrijpen hoe aandoeningen als autisme en schizofrenie ontstaan en zich later ontwikkelen.
- Onderzoekers hielden hersenorganoïden ongeveer zeven jaar in leven, de langste periode ooit gemeten.
- De cellen verouderden op vergelijkbare wijze als echte hersencellen, aldus de studie in Nature.
- Het vorige record voor de oudste gekweekte hersenorganoïden lag net onder de twee jaar.
Wat organoïden precies zijn en waarom ze belangrijk zijn
Organoïden zijn minuscule celklompjes die wetenschappers wereldwijd kweken uit stamcellen. Ze dienen als biologische modellen — of “avatars” — om de raadsels van het menselijk brein te ontrafelen en om nieuwe medicijnen te testen zonder proefdieren zoals muizen te hoeven gebruiken. Normaal gesproken leven zulke organoïden slechts enkele maanden. Daardoor bieden ze doorgaans alleen een blik op de allervroegste ontwikkelingsstadia van het menselijk brein, dat er in werkelijkheid bijna twintig jaar over doet om volledig te rijpen.
Juist die beperkte levensduur maakt dit onderzoek bijzonder. “Het brein kan zich buiten de context van een persoon voor deze ongekende hoeveelheid tijd blijven ontwikkelen”, verklaarde Paola Arlotta, hoogleraar aan Harvard University en hoofdauteur van de studie, tegenover persbureau AFP.
De organoïden bleven jarenlang veranderen en rijpen, ondanks dat ze zich nooit in een embryo bevonden, laat staan in een lichaam.
Geen bewustzijn, maar wel een “geheugen” op celniveau
Volgens de studie hielden de organoïden “een herinnering aan de reeds doorlopen ontwikkelingsstappen” vast. Dat betekent niet dat ze herinneringen hebben zoals wij die kennen, zoals het ophalen van iets uit de kindertijd, benadrukte Arlotta. Hun verleden staat simpelweg op cellulair niveau “gegraveerd”. De organoïden zijn veel minder complex dan echte hersenen en ontvangen geen zintuiglijke prikkels. Wetenschappers zijn het er breed over eens dat organoïden niet in staat zijn tot bewustzijn of andere hogere hersenfuncties — een punt dat in het ethische debat rond dit onderzoeksveld steeds terugkeert.
Om de veroudering te controleren, analyseerden de onderzoekers hun rijpende organoïden met drie verschillende, recent ontwikkelde genetische “klokken” die de biologische leeftijd van cellen ruwweg kunnen bepalen. Alle drie lieten zien dat de organoïden op vergelijkbare wijze veranderden als normale hersencellen.
Een “krankzinnig experiment” dat de tijd oprekte
Om hun theorie verder te bevestigen, voerden de wetenschappers uit wat Arlotta een “krankzinnig experiment” noemde. Ze mengden cellen die al een jaar in ontwikkeling waren met cellen die pas twee weken oud waren, en creëerden zo een “chimera”. De jonge cellen gedroegen zich normaal. Maar de oudere cellen “sprongen een heel stuk ontwikkeling vooruit” en begonnen neuronen aan te maken waar normaal ongeveer vier maanden voor nodig is.
Dat rekte in feite de tijd op voor de hersenontwikkeling, aldus Arlotta. In de toekomst zou deze techniek volgens haar mogelijk gebruikt kunnen worden om de ontwikkeling van bepaalde hersencellen sterk te versnellen — al is dat vooralsnog speculatie.
Waarom dit onderzoek er voor patiënten toe kan doen
Voor de wetenschap betekent de langere levensduur dat organoïden voortaan een venster kunnen bieden op latere ontwikkelingsstadia van het brein, niet alleen de allereerste. Dat is relevant omdat aandoeningen als autisme en schizofrenie zich vaak pas later manifesteren. Kunnen langdurige onderzoeksmodellen dus helpen begrijpen hoe zulke stoornissen ontstaan en voortschrijden, dan zou dat op termijn nieuwe aanknopingspunten voor onderzoek kunnen opleveren.
Anders dan de hersenen in ons hoofd hebben deze organoïden geen lichaam dat ziek kan worden en sterven. Op de vraag of zulke gekweekte hersencellen hypothetisch langer zouden kunnen leven dan mensen, antwoordde Arlotta: “Niemand weet het echt.” Ze vermoedt dat organoïden het theoretisch nog iets langer zouden kunnen volhouden. Voor de exemplaren uit dit onderzoek geldt dat niet: die werden onlangs vernietigd.
Roept het jarenlang kweken van menselijke hersencellen bij u vooral wetenschappelijke bewondering op, of ook ethische vragen? Laat weten hoe u naar dit onderzoek kijkt.
