Doorbraak: met succes gekweekte miniatuur menselijke hersenen

Amerikaanse onderzoekers hebben onlangs een doorbraak bereikt door met succes 'minihersenen' te ontwikkelen met volledig functionele gebieden van de menselijke hersenen. Hiermee kunnen ze bijna alle neurale activiteit simuleren.

De succesvolle ontwikkeling van ‘mini-hersenen’ is een grote stap voorwaarts in de moderne biomedische technologie en neurowetenschappen - Foto: AI

In een publicatie in het tijdschrift Advanced Science stelt een onderzoeksteam van de Johns Hopkins University (VS) dat deze zenuwcelclusters dezelfde activiteit vertonen als een 40 dagen oude menselijke foetus. Dit opent nieuwe perspectieven voor de behandeling van neurologische aandoeningen zoals de ziekte van Parkinson en de ziekte van Alzheimer.

'Kunstmatige hersenen' komen dichter bij de realiteit

Deze celklompjes, ook wel menselijke hersenorganoïden genoemd, worden gekweekt uit pluripotente stamcellen, die zich kunnen differentiëren in verschillende hersengebieden. Ze zijn niet bewust, maar kunnen wel basisfuncties uitvoeren, zoals geheugen en leren.

Dankzij de ontwikkeling van 3D-technologie kunnen deze organoïden de laatste jaren niet alleen bio-elektrische activiteit vertonen, maar kunnen ze ook eenvoudige robots aansturen of zelfs simpele videogames 'spelen', zoals Pong, wat ooit werd beschouwd als een wonder op het gebied van de neurobiologie.

Tot nu toe simuleerden de meeste organoïden echter slechts een bepaald hersengebied, zoals de hersenschors, de middenhersenen of de kleine hersenen, en konden ze de manier waarop hersengebieden activiteiten coördineren niet reproduceren zoals dat in de werkelijkheid gebeurt. Als we neurologische of psychiatrische stoornissen willen bestuderen, hebben we een model nodig dat het hele menselijke brein in actie weergeeft.

Volgens onderzoeker Annie Kathuria kunnen we iemand niet vragen om ons naar zijn of haar hersenen te laten kijken om autisme te bestuderen. Maar organoïde modellen van de hele hersenen zouden ons in staat kunnen stellen om het ziekteproces direct te monitoren, zo de effectiviteit van behandelingen te testen en zelfs behandelregimes te personaliseren.

Na jaren van experimenteren was Kathuria's team een ​​van de eersten ter wereld die multiregionale hersenorganoïden (MRBO's) ontwikkelde. Eerst kweekten ze neuronen uit verschillende hersengebieden, samen met hun onderliggende bloedvaten, in aparte kweekschaaltjes. Deze gebieden werden vervolgens met elkaar verbonden met behulp van een 'biosuperlijm'-eiwit, waardoor de weefsels met elkaar verbonden kunnen worden en met elkaar kunnen interacteren.

Hierdoor begonnen hersengebieden gesynchroniseerde elektrische activiteit te produceren en vormden ze een verenigd netwerk. Opvallend was dat het onderzoeksteam ook de eerste tekenen van de bloed-hersenbarrière vastlegde. Dat is de laag cellen die de hersenen omringt en helpt bij het reguleren van stoffen die de hersenen kunnen binnendringen.

Nieuwe mogelijkheden in de behandeling van neurologische aandoeningen

Hoewel ze veel kleiner zijn dan een echt menselijk brein, bevat elke MRBO slechts 6-7 miljoen neuronen, vergeleken met tientallen miljarden bij een volwassene. Echter, met ongeveer 80% van de cellen die kenmerkend zijn voor de vroege ontwikkeling van de foetus, bieden deze modellen ongekende analytische mogelijkheden.

MRBO zou volgens het team van Johns Hopkins gebruikt kunnen worden om geneesmiddelen te testen op menselijke modellen in plaats van dieren. Momenteel faalt 85-90% van de geneesmiddelen in fase 1 van klinische studies, en dat percentage loopt op tot 96% voor geneesmiddelen voor de behandeling van neurologische aandoeningen, grotendeels omdat preklinische studies sterk afhankelijk zijn van muizen of andere diermodellen.

Door over te stappen op MRBO-testen kunt u de voortgang versnellen en de slagingspercentages verbeteren.

"De ziekte van Alzheimer, autisme en schizofrenie beïnvloeden allemaal de hele hersenen, niet slechts één hersengebied. Als we begrijpen wat er gebeurt in de vroege stadia van de hersenontwikkeling, kunnen we mogelijk geheel nieuwe behandeldoelen vinden", aldus onderzoeker Annie Kathuria.

Experts zeggen dat het onderzoek een grote stap voorwaarts is in de moderne biomedische technologie en neurowetenschappen. Van complexe organoïdemodellen kunnen wetenschappers overgaan naar de fase van gepersonaliseerde diagnose en behandeling, waarbij elke patiënt een eigen hersenmodel krijgt om de effecten van medicijnen nauwkeurig te testen.

Daarnaast liggen er in de toekomst mogelijkheden voor interfaces tussen hersenen en computers en zelfs een nieuwe richting voor kunstmatige intelligentie op basis van biologische organoïden.

Terug naar het onderwerp

MINH HAI

Bron: https://tuoitre.vn/dot-pha-nuoi-cay-thanh-cong-nao-nguoi-thu-nho-20250729171444933.htm