3V-Stimuleringsfonds: een organoïde van het te vroeg geboren brein

2 maanden geleden

Myrna Brandt is promovendus bij het ‘Department for Developmental Origins of Disease, onderdeel van het UMC Utrecht Brain Center. Ze werkt aan de ontwikkeling van een brein-organoïde die het gebruik van proefdieren kan verminderen in het onderzoek naar hersenschade bij vroeggeboren baby’s. Eén op de tien kinderen wordt te vroeg geboren.

Is te vroeg geboren worden altijd schadelijk voor kinderen?
“Nee, dat is gelukkig niet zo, het kan ook goed gaan. Maar vroeggeboorte brengt extra kwetsbaarheid mee: het vindt plaats tijdens een periode in de hersenontwikkeling waarin het brein erg gevoelig is voor bijvoorbeeld ontstekingen en zuurstoftekort. En die factoren treden vaak op rond een vroeggeboorte.
Circa 1 op de 250 baby’s wordt extreem vroeg geboren, vóór 28 weken. Van die groep ontwikkelt ongeveer de helft blijvende hersenschade, die tot neurologische, motorische en/of psychische problemen kan leiden.”

Is er een beeld van wat er dan gebeurt in de hersenen?
“Voor zover we nu weten, is vooral de witte stof aangedaan. Dat is een vettig isolatielaagje rondom de uitlopers van zenuwcellen, dat zorgt voor goede signaalgeleiding en dus onmisbaar is voor het goed functioneren van hersenverbindingen. Die witte stof wordt aangemaakt door een speciaal celtype, de oligodendrocyt. Omdat veel extreem te vroeg geboren kinderen levenslang lijden aan de gevolgen van hersenschade, wordt wereldwijd veel onderzoek gedaan naar therapieën om die belemmering van oligodendrocyt-ontwikkeling te verminderen of voorkomen.”

En bij dat onderzoek worden veel proefdieren gebruikt?
“Tot nu toe wel inderdaad. En daar is een goede verklaring voor. Omdat we complexe interacties tussen meerdere celtypes in de hersenen bestuderen tijdens de zwangerschap of vlak na de geboorte, is nabootsing in een petri-schaaltje erg lastig. Verschillende celtypes moeten daarvoor verenigd worden. Dat kan eigenlijk alleen in een dier: in ons geval een zwangere rat, waarbij we een ontsteking nabootsen tijdens de zwangerschap, waar ze een dag ziek van is. Na de geboorte bootsen we een zuurstoftekort na in de pups: die ontwikkelen eenzelfde type hersenschade als bij een te vroeg geboren baby. Waar het kan willen we de inzet van levende dieren natuurlijk terugdringen.”

Wat komt daarvoor in de plaats?
“Een organoïde-model, een mini-hersenorgaantje. Organoïdes worden gekweekt door cellen van een gezonde menselijke donor genetisch te herprogrammeren tot stamcellen. Die kun je laten groeien, als een soort embryo. Door dat specifieke omgevingsfactoren te geven, kun je het laten groeien tot een specifiek orgaan. Dit wordt internationaal en ook in Utrecht veel gedaan. In dit project ontwikkelen we een complex brein-organoïde-model waarmee we witte-stofhersenschade na vroeggeboorte kunnen onderzoeken zonder het gebruik van proefdieren. We zijn nu in de fase waarin we bekijken hoe goed de organoïde de witte-stofontwikkeling in de hersenen nabootst. Vervolgens onderzoeken we of ontstekingsreacties en zuurstoftekort eenzelfde belemmering in oligodendrocyt-ontwikkeling teweegbrengen. Daarna gaan we mogelijke therapieën testen om die schade te voorkomen. Al met al een meerjarentraject.”

Heeft de financiële steun van het 3V-Stimuleringsfonds daarbij geholpen?
“Zonder twijfel! Dit type experimenten is kostbaar. Onder meer vanwege de duur: het opkweken van deze organoïde duurt circa vijf maanden. Maar ook vanwege de stoffen die nodig zijn om de organoïde in leven te houden. Dit project had zonder die support op een veel lager pitje gestaan.”

Wat bepaalt jouw enthousiasme voor dit project?
“Kort gezegd twee dingen. Levenslange hersenschade bij te vroeg geboren baby’s is een ernstig probleem, maar ik ben me bewust van het feit dat dieren iets moeten ondergaan ten behoeve van onderzoek naar dit type hersenschade. Helaas zijn er op dit moment nog weinig goede alternatieven voor dieronderzoek beschikbaar. Met de ontwikkeling van deze brein-organoïden probeer ik bij te dragen aan de vermindering van proefdieren voor onderzoek.

Daarnaast vind ik de organoïde als systeemmodel gewoon heel interessant en perspectiefrijk. Veel medische vraagstukken zijn alleen op te lossen als je complexe interacties kunt bestuderen in een model met een menselijk-genetische afkomst.”