Nieuws Gekweekt minibrein legt hapering in neurologische communicatie bloot
18 november 2019

Onderzoekers van het Radboudumc hebben in gekweekte minibreintjes van patiënten met het Kleefstra syndroom een receptor ontdekt die de communicatie tussen de neuronen verstoort. In de kweekbakjes wisten ze de verstoorde communicatie met chemische stoffen op te heffen. Het onderzoek is gepubliceerd in Nature Communications.

Kleefstra syndroom is een zeldzame genetische ontwikkelingsstoornis die wordt veroorzaakt door DNA fouten in het EHMT1 gen. De aandoening leidt tot een ontwikkelingsachterstand die kan variëren van mild tot ernstig. Het syndroom is genoemd naar Tjitske Kleefstra, klinisch geneticus in het Radboudumc, die een belangrijke rol speelde bij het ophelderen en verder karakteriseren van deze aandoening.

Hoewel we het genetisch probleem dus kennen, weten we nog niet precies hoe dat haperende gen uiteindelijk leidt tot die ontwikkelingsachterstand en andere problemen waarmee de patiënten te maken krijgen. “Daarvoor zouden we eigenlijk de hersenactiviteit op microscopisch niveau moeten kunnen bestuderen” zegt Nael Nadif Kasri, hersenonderzoeker bij het Radboudumc. “Hoe praten die hersencellen, die neuronen, op moleculair niveau met elkaar? Welke genen en eiwitten spelen een rol? En op welke plaatsen gaat er dan wat mis als dat EHMT1 gen niet goed meer werkt?”

Minibreintjes kweken

Tot voor kort was het onmogelijk om die neurologische processen op die kleine schaal goed te bestuderen. Maar dankzij de ontdekking van een ‘moleculaire truc’, waarvoor de Japanner Shinya Yamanaka in 2012 de Nobelprijs kreeg, is dat nu wél mogelijk. Want op een relatief eenvoudige manier kun je bijvoorbeeld van huid- of bloedcellen zogenoemde stamcellen maken. Van die stamcellen zijn vervolgens weer allerlei andere cellen te maken, zoals nier-, darm-, lever- of hersencellen.

Kasri heeft die moleculaire truc gebruikt bij patiënten met Kleefstra syndroom: “Van de huidcellen van een patiënt maken we hersencellen, die we in een kweekbakje stoppen. De bodem van zo’n bakje bestaat uit een chip, waarmee we de elektrische activiteit van de hersencellen registreren. Na enige tijd maken de afzonderlijke hersencellen contact met elkaar, waardoor een klein neurologisch netwerk ontstaat. In dat netwerk ontstaat een basaal, karakteristiek patroon van elektrische ontladingen; bursts genoemd.”

Kenmerkende ontladingen

In een netwerk van gezonde neuronen ontstaat automatisch een regelmatig patroon van ontladingen. “Dat is niet het geval in een neuronennetwerk van mensen met Kleefstra syndroom”, zegt Kasri. “Daar zit veel meer tijd tussen de ‘bursts’ en ze duren ook langer dan normaal. In een bakje met hersencellen is aan de hand van het kenmerkende burst-patroon het neurologisch probleem dus af te lezen. In dat opzicht hebben hersenaandoeningen een eigen vingerafdruk.”

In Nature Communications publiceerde de Nijmeegse onderzoeksgroep, onder leiding van Nael Nadif Kasri, Tjitske Kleefstra en Hans van Bokhoven, opmerkelijke nieuwe resultaten. Ze hebben nu ook gevonden wat er precies misgaat in de neuronen van patiënten met het Kleefstra syndroom. Het genetisch defect zorgt ervoor dat een belangrijke receptor (de NMDA-receptor) te hard werkt. Die overactieve receptor verstoort de communicatie tussen neuronen, waardoor ook dat afwijkende patroon van bursts ontstaat. De onderzoekers zagen dat niet alleen in de kweekbakjes terug, maar ook muizencellen met zo’n overactieve receptor vertonen dezelfde problemen en afwijkingen.

Communicatie herstellen?

De kweek van minibreintjes draagt niet alleen bij tot meer inzicht in de fundamentele ziekteprocessen van het Kleefstra syndroom. Tjitske Kleefstra: “Als je weet dat die NMDA-receptor te hard werkt, is de volgende vraag: kun je die misschien ook weer afremmen? Zijn er chemische stoffen, medicijnen, die dat kunnen? Dat hebben we ook in die kweekschaaltjes getest. En ja, we konden de activiteit terugschroeven. Opmerkelijk genoeg zien we dat óók terug het patroon van de bursts; dat verschuift van het typerende Kleefstra syndroom naar een normaal patroon! Kennelijk gaan de neuronen dan weer op een ‘normale’ manier met elkaar praten.”
De onderzoekers zijn enthousiast over de gevonden resultaten, omdat ze kansen bieden voor een potentiële behandeling in de toekomst. Tegelijkertijd heerst grote terughoudendheid. Kleefstra: “We willen sterk benadrukken dat dit onderzoek tot dusver alléén is uitgevoerd op ‘neuronen in een schaaltje’. Het laat de enorme potentie van dit onderzoek zien, maar het is en blijft onderzoek in een schaaltje. Of het ook relevant kan zijn voor de mens en in het bijzonder voor patiënten met het Kleefstra syndroom, dat moet allemaal nog bewezen worden.”
 
  • Meer weten over deze onderwerpen? Klik dan via onderstaande buttons door naar meer nieuws.

    Nieuws home

Meer informatie


Pieter Lomans

persvoorlichter

06 3197 0558

Meer nieuws


Radboudumc en Voeding Leeft willen met nieuwe leefstijlbehandeling kankerprognose verbeteren

3 juli 2020

Radboudumc, Voeding Leeft en de Vereniging Arts en Leefstijl slaan de handen ineen om een leefstijlbehandeling te ontwikkelen voor de groeiende groep kankerpatiënten.

lees meer

Carolijn Ploem per 1 oktober 2020 lid van de Raad van Bestuur van het Radboudumc

3 juli 2020

Drs. Carolijn J. Ploem is door het bestuur van de Stichting Katholieke Universiteit met ingang van 1 oktober 2020 benoemd tot lid van de Raad van Bestuur van het Radboudumc. Zij krijgt de portefeuille Organisatie van Zorg & Human Resources.

lees meer

Radboudumc-artsen naar Suriname voor COVID-hulp

3 juli 2020

Vandaag vertrekt vanaf Schiphol een landelijk team van COVID-deskundigen naar Suriname om ondersteuning te bieden bij de COVID-zorg aldaar. Het Radboudumc coördineert deze hulpactie en biedt terplekke ook hulp en expertise met de inzet van onder meer infectiologen.

lees meer

Herma Renkema benoemd tot Chief Early Development Officer bij Khondrion

3 juli 2020

Khondrion, een spin-off van het Radboudumc, heeft Herma Renkema per 1 juli 2020 benoemd tot Chief Early Development Officer. Ze zal zich sterk richten op de ontwikkeling van nieuwe medicijnen voor mitochondriële ziekten.

lees meer

Nieuwe donorwet van kracht per 1 juli Wat is de impact van deze wet? En wat zijn de grootste misverstanden hierover?

2 juli 2020

Per 1 juli 2020 geldt in Nederland een nieuwe donorwet. Orgaandonatie--coördinator Willem Hordijk licht de impact van de wijziging toe, en neuroloog-intensivist Farid Abdo bespreekt de 5 grootste misverstanden over deze nieuwe wet.

lees meer

Lancering boek over gepersonaliseerde zorg, met medewerking van Radboudumc-experts Hoogleraar en hoofd IC Hans van der Hoeven: ‘Een must-read voor alle zorgverleners, in de breedste zin des woords’

30 juni 2020

In het boek ‘Gepersonaliseerde medische zorg’ staan 14 praktijkvoorbeelden, die onder meer zijn geschreven door experts uit het Radboudumc. Wat kan waardegedreven zorg voor de praktijk opleveren, voor de patiënt én de zorgverlener?

lees meer