In het laboratorium gekweekte mini-hersenen kunnen helpen bij het vinden van behandelingen voor de ziekte van Alzheimer en andere ziekten

Om te beoordelen of een verbinding veelbelovend is voor de behandeling van een ziekte, beginnen onderzoekers gewoonlijk met het bestuderen van het gebruik ervan bij dieren. Zo kunnen we zien of de verbinding een kans heeft om de ziekte te genezen.

Diermodellen reproduceren echter zelden alle aspecten van een ziekte. Het alternatief is om de ziekte weer te geven in celculturen. Terwijl petrischalen er op het eerste gezicht heel anders uitzien dan een persoon met een ziekte, kan de realiteit heel anders zijn als je ze van dichterbij bekijkt.

Alzheimer is meer dan 400 keer genezen in laboratoria. Hoe kunnen we Alzheimer dan nog als ongeneeslijk beschouwen? De reden is dat het alleen bij dieren is genezen.

Een muis ontwikkelt van nature geen Alzheimer, hij moet geïnduceerd worden. Om dit te doen, gebruiken wetenschappers onze beperkte kennis van wat de ziekte van Alzheimer veroorzaakt en reproduceren ze het in muizen. Kortom, deze muizen hebben geen Alzheimer: ze hebben onze gebrekkige opvatting van Alzheimer.

Als doctoraatsstudent psychologie heb ik een onderzoeksstage gedaan aan het University of Montréal Health Centre (CHUM) in het laboratorium van professor Nicole Leclerc, met als doel nieuwe modellen te ontwikkelen om de ziekte van Alzheimer te bestuderen, terwijl we onze beperkte theorieën over de ziekte terzijde schuiven.

In de moderne wetenschap kan een nieuwe, niet-geteste verbinding niet worden gebruikt om een ​​menselijke ziekte te behandelen, omdat het een onaanvaardbaar risico vormt. Daarom wordt een ziektemodel gebruikt, dat onze waarnemingen van de ziekte bij mensen repliceert, om te testen of de nieuwe verbinding veelbelovend is. Ziektemodellen, waarbij vaak dieren betrokken zijn, stellen onderzoekers in staat behandelingen en diagnostische hulpmiddelen te ontwikkelen. Ze geven ons ook de mogelijkheid om de processen achter de ziekte die wordt bestudeerd beter te begrijpen. Modellen zijn een essentieel hulpmiddel in de biomedische wetenschap.

Ziektemodellen van de toekomst

Het bestuderen van een ziekte zou gemakkelijker zijn als we de cellen die niet meer goed functioneren direct zouden kunnen observeren en erop kunnen reageren. In het geval van de ziekte van Alzheimer is het onmogelijk om een ​​stukje hersenen van een levend persoon te nemen om te experimenteren met de neuronen binnenin.

Ik ben echter bezig met het ontwikkelen van een techniek die heel dicht in de buurt komt van het repliceren van dat proces. Door een klein stukje huid van de patiënt te nemen, kan ik de cellen in een petrischaaltje laten groeien en ze in ongeveer een maand in neuronen veranderen.

De methode maakt gebruik van het feit dat alle cellen in het lichaam van een persoon dezelfde genetische code hebben. Wat een huidcel onderscheidt van een neuron, zijn simpelweg de genen die de cel tot expressie brengt. Dit betekent dat ik een huidcel kan dwingen om typische neuronale genen tot expressie te brengen, zodat deze geleidelijk wordt omgezet in een neuron.

Deze neuronen behouden de kenmerken van veroudering, die cruciaal zijn voor het bestuderen van leeftijdsgerelateerde ziekten. De voordelen zijn duidelijk: men kan een kolonie menselijke neuronen produceren van een persoon met de ziekte van Alzheimer. De neuronen van Alzheimerpatiënten zullen dan de kenmerken van Alzheimer ontwikkelen, waardoor het bestuderen van de ziekte gemakkelijker wordt.

Het neuron functioneert echter niet in een vacuüm; andere celtypen interageren ermee. Om een ​​neuronale cultuur te verbeteren, kunnen onderzoekers het concept nog verder pushen door organoïden te produceren. Dit zijn celculturen die uit meerdere celtypen bestaan. Een hersenorganoïde zou de hersenfunctie nauwkeuriger kunnen nabootsen en een beter model zijn voor ziekten van het zenuwstelsel.

Veelzijdige ziektemodellen

Als een cel abnormaal functioneert bij een persoon met een bepaalde ziekte, zullen we proberen het gedrag ervan te begrijpen. Door een model van de ziekte te observeren, kunnen we achterhalen of deze abnormale werking vergelijkbaar is met die in de hersenen van echte patiënten. Als dat zo is, kunnen we proberen de celfunctie in ons model aan te passen om te zien of er een gunstig effect is.

De primaire functie van modellen is om het bestuderen van een ziekte gemakkelijker te maken. Een goed model moet de ziekte zo betrouwbaar mogelijk weergeven. Wanneer een model voldoende representatief wordt geacht voor de ziekte, kan het in preklinische studies worden gebruikt om te verifiëren of een verbinding de potentie heeft om de ziekte te genezen zonder schadelijk te zijn.

Wanneer de ziekte goed wordt gereproduceerd door het model, kunnen onderzoekers aannemen dat een behandeling die erop werkt waarschijnlijk zal werken bij mensen met de ziekte. Vooral celculturen en organoïden van patiënten zijn hierdoor veelbelovend. Zelfs als we niet alle kenmerken van een ziekte kennen, bestaat de kans dat deze ook in de modellen worden gerepliceerd.

Omdat deze modellen afkomstig zijn van echte patiënten, kunnen ze in de toekomst voor een derde uniek doel worden gebruikt: gepersonaliseerde geneeskunde. Patiënten met dezelfde ziekte zijn heterogeen en reageren mogelijk niet op dezelfde manier op een behandeling. Als er verschillende soorten therapieën bestaan, vertrouwen we op vallen en opstaan ​​​​om de beste voor elke patiënt te identificeren.

In 2021 toonde het team van Kimberly K. Leslie aan de Universiteit van Iowa aan dat organoïden dit probleem zouden kunnen verhelpen. Ze gebruikten endometrium- en eierstokkankerweefsels van patiënten om organoïden te maken, wat hun potentieel aantoont om verschillende behandelingen te evalueren. In hetzelfde jaar toonde een team uit Singapore en Hong Kong aan dat organoïden kunnen worden gebruikt om de respons van nasofaryngeale tumoren op bestralingstherapie te voorspellen en de dosis aan te passen.

Deze methode kan het mogelijk maken om in veel kortere tijd de meest veelbelovende behandeling voor een individu te selecteren. Maar het is alleen getest in diermodellen en celextracten, en de haalbaarheid ervan bij mensen moet nog worden bewezen.

Veelbelovende, maar imperfecte modellen

Een behandeling die werkt in een ziektemodel, werkt niet noodzakelijkerwijs bij mensen. Dit is precies waarom de ziekte van Alzheimer, of in ieder geval de reconstructie ervan in een proefdiermodel, meer dan 400 keer is ‘genezen’, maar niet bij mensen.

Evenzo is het mogelijk dat verbindingen die de progressie van de ziekte van Alzheimer vertragen, deze dieren niet hebben genezen en zijn weggegooid. Voor neurodegeneratieve ziekten zoals de ziekte van Alzheimer is het creëren van een representatief model bijzonder complex omdat de ziekte niet één enkele oorzaak heeft. We kennen honderden processen waarvan wordt gedacht dat ze worden gedereguleerd door de ziekte van Alzheimer, waarbij het zenuwstelsel, het cardiovasculaire systeem en het immuunsysteem betrokken zijn.

Het is nog niet mogelijk om deze interacties in celculturen te reproduceren. Zelfs als toekomstige modellen onderzoekers in staat stellen de ziekte beter weer te geven en misschien behandelingen te ontdekken, zullen ze altijd onvolmaakt zijn. Het vinden van een remedie in een model zal dus nooit hetzelfde zijn als het vinden van een remedie voor een ziekte.

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.

Leave a Reply

Your email address will not be published.