‘Denkende’ huidcellen op een chip Nieuwe techniek voor het afluisteren en onderzoeken van neuronen

Iedereen dacht dat het onmogelijk was, maar de Japanner Shinya Yamanaka toonde aan dat het wel degelijk kan: van een niercel in het lab een hartcel maken. Of een huidcel veranderen in een hersencel. Voor de ontwikkeling van deze iPSC (induced Pluripotent Stem Cell) techniek kreeg Yamanaka in 2012 de Nobelprijs voor de Geneeskunde.

Persoonlijk neuronennetwerk

De IPSC techniek is sindsdien verder ontwikkeld en op diverse manieren toegepast. De ‘neuronen op een chip’ is daar een mooi voorbeeld van. Neurobioloog Nael Nadif Kasri van het Radboudumc: “Van een patiënt met een hersenaandoening kun je bijvoorbeeld wat huidcellen nemen. Die huidcellen verander je in stamcellen en van die stamcellen maak je vervolgens neuronen. Plaats je die neuronen ook nog op een chip, dan kun je de activiteit aflezen van een klein, maar persoonlijk patiënten- neuronennetwerkje.”

Zo’n toepassing is razend interessant, omdat je daarmee heel goed de specifieke problemen in neuronen kunt onderzoeken van die individuele patiënt. Niet alleen van een enkel neuron, maar juist ook van de samenwerkende neuronen in een netwerk. Daarnaast biedt zo’n ‘neuronen op een chip’-techniek, ook de mogelijkheid om de werking van (nieuwe) medicijnen te onderzoeken

Verbetering

Toch zaten er nog wat haken en ogen aan de techniek. Kasri: “Het proces van huidcel naar stamcel verliep nog vrij traag. Bovendien zagen we dat het lang niet bij alle cellen lukt, dat er veel verschillende typen hersencellen ontstaan en ze vaak ook nog onvoldoende uitgroeien, waardoor ze ook niet optimaal functioneren. Kortom, er viel nog wel wat te verbeteren.”

Fig. hersencellen op een chip, rechts uitvergroting

Dat is precies wat neurowetenschappers Monica Frega en Bas van Gestel onder leiding van Nael Nadif Kasri en Kees Albers van de afdeling Genetica hebben gedaan. Ze ontwikkelden een nieuw protocol waarbij vrijwel alle huidcellen heel snel - in drie weken - veranderen in goed ontwikkelde neuronen van hetzelfde type, waardoor je precies weet met welke neuronen je te maken hebt. Bovendien groeperen de neuronen zich netjes op een chip, op een micro-electrode array (zie figuur), die in een vloeistof ‘drijft’ die de cellen in leven houdt.

Online

“Onze aanpassingen van het protocol maken dat we nu heel efficiënt een neuronennetwerk kunnen produceren”, zegt Kasri, “waarvan de elektrofysiologische kenmerken via die chip minutieus zijn te onderzoeken. Het protocol is door het Journal of Visualized Experiments (JoVE) helemaal gefilmd en met begeleidende tekst online gezet, zodat iedereen het kan gaan gebruiken.”

­­­­­-

Journal of Visualized Experiments (JoVE): Rapid neuronal differentiation of induced pluripotent stem cells for measuring network activity on micro-electrode arrays - Monica Frega, Sebastianus H. C. van Gestel, Katrin Linda, Jori van der Raadt, Jason Keller, Jon-Ruben Van Rhijn, Dirk Schubert, Cornelis A. Albers, Nael Nadif Kasri.

http://www.jove.com/video/54900/rapid-neuronal-differentiation-induced-pluripotent-stem-cells-for?status=a56906k

Radio-interview met Bas van Gestel

• Meer weten over deze onderwerpen? Klik dan via onderstaande buttons door naar meer nieuws.

  Nieuws homepage Patientenzorg en Nieuws en verhalen