Alternatieve methode vaststellen neurotoxiciteit

6 jaar geleden

Het optreden van neurotoxiciteit, ofwel schadelijke veranderingen in het functioneren van zenuwcellen en dus het brein, is van groot belang om te bepalen of een stof bij normaal gebruik veilig is. Vaak worden hier dierproeven voor gebruikt.

De toepassing van de dierproef verloopt als volgt. Een proefdier wordt blootgesteld aan de te testen stof, en er wordt gekeken of er veranderingen optreden in het gedrag van het dier. Daarbij gaat het ook om subtiele veranderingen, bijvoorbeeld of een dier nog net zo goed kan leren of onthouden als dieren in de controlegroep. Na afloop van zo’n proef worden de dieren geëuthanaseerd om te kijken of er ook morfologische schade aan het brein is ontstaan.

Dat kan anders

Volgens Remco Westerink (IRAS, Universiteit Utrecht) kan dat anders. Met zijn onderzoeksgroep onderzoekt hij alternatieve methoden om de mogelijke schadelijkheid van stoffen voor zenuwcellen vast te stellen. Westerink: “Veranderingen in diergedrag zijn erg voorspellend voor de schadelijkheid van een stof voor het zenuwstelsel, maar dat onderzoek is ook erg duur en tijdrovend, en het maakt veel gebruik van proefdieren. Maar veranderingen in gedrag kunnen natuurlijk alleen optreden als er iets is verandert in het functioneren van de onderliggende bouwstenen, de zenuwcellen. Dat moet voor een groot deel ook zonder proefdieren kunnen worden onderzocht.”

Gekweekte neuronale netwerken

In het lab werkt zijn groep daarom met gekweekte zenuwcellen om te kijken of blootstelling aan teststoffen leidt tot veranderingen in het functioneren van die cellen. Westerink: “Dat doen we al jaren, maar het roept vaak een standaardvraag op: hoe voorspellend is deze in-vitro-situatie? Je kijkt namelijk heel specifiek naar individuele zenuwcellen of onderdelen daarvan. Dat is toch echt wat anders dan kijken naar een brein.”

Om snel vast te kunnen stellen of een stof het functioneren van het brein beïnvloedt, maakt zijn onderzoeksgroep sinds 2 jaar gebruik van gekweekte neuronale netwerken in plaats van individuele zenuwcellen. Westerink: “Deze neuronale netwerken zijn natuurlijk ook nog geen echt brein, maar ze komen aardig in de buurt. In ongeveer een week tijd ontwikkelen de gekweekte zenuwcellen zich tot een echt netwerk. De cellen in dit netwerk beginnen ook spontaan met elkaar te communiceren, net als in een echt brein.” De mate van communicatie en de eventuele veranderingen daarin die worden veroorzaakt door teststoffen, worden gemeten met behulp van een zogenaamde multi-electrode array: een soort printplaat met allemaal elektrodes die als een soort telefoontaps bijhouden hoe actief de cellen in het netwerk met elkaar communiceren.

Humane stamcellen

Momenteel werkt deze techniek het beste met primaire zenuwcellen die dus nog wel afkomstig zijn van een proefdierdonor, maar Westerink en zijn team werken er hard aan om deze techniek ook geschikt te maken voor humane stamcellen. De voorspellende waarde van deze humane cellen is mogelijk groter. Dit biedt mogelijkheden om effecten van stoffen op het ontwikkelende zenuwstelsel te onderzoeken én er zijn dan minder proefdieren nodig.