Vroegrijpe cellen zijn slecht nieuws voor hersenen
Menselijke hersencellen met een defect gen groeien sneller. Dat kan verklaren hoe verstandelijke beperkingen ontstaan, zeggen Leuvense wetenschappers. Zij hopen dat die bevinding de deur opent naar nieuwe behandelingen.
Hersencellen die een DNA-fout op een welbepaald gen dragen, groeien sneller. En dat is geen goede zaak voor de hersenontwikkeling. Dat hebben onderzoekers van de KU Leuven en het Vlaams Instituut voor Biotechnologie ontdekt. Hun bevindingen verschenen zopas in het vakblad Neuron.
Tien jaar geleden al vonden wetenschappers een mutatie op het gen Syngap1 bij mensen met een verstandelijke beperking of autisme. “Maar hoe dat precies werkte, wisten we niet”, vertelt professor Pierre Vanderhaeghen, die het onderzoek mee leidde. Om dat uit te zoeken, schakelde het team muizen in als proefdieren. De onderzoekers kweekten menselijke cellen die de mutatie droegen en brachten die in de hersenen van muizen in, hetzelfde deden ze met ‘gezonde’ cellen. Toen zagen ze dat de cellen met de mutatie twee tot drie keer sneller groeiden en vlotter verbindingen maakten met andere cellen. Ze bleken ook eerder te reageren op visuele prikkels.
Doorgaans heeft ‘sneller’ een positieve bijklank, maar bij hersencellen is het omgekeerde waar. Menselijke neuronen doen er het liefst vijftien tot twintig jaar over om volledig te ontwikkelen. Bij makaken is dat twee tot drie maanden en bij muizen maar zes weken.
Die langzame groei heeft als voordeel dat de menselijke hersencellen lang openstaan voor nieuwe input en zich daar soepel aan aanpassen (‘plasticiteit’ in vaktaal). Dat is volgens wetenschappers een van de belangrijke evolutionaire veranderingen die de homo sapiens zijn sterke cognitieve prestaties hebben opgeleverd.
Vanderhaeghen en zijn collega’s denken dat de te snelle groei die ze vaststelden een kritieke periode verkort waarin de cellen zich ontwikkelen. De onderzochte periode in de muizenproef komt overeen met het eerste levensjaar van een mensenkind. “Vroegrijp zijn betekent hier een nadeel”, zegt de professor.
Horloge
De volgende stap is te weten komen hoe de groeisnelheid van die cellen gecontroleerd wordt. “Verder onderzoek zal het mechanisme, het horloge zeg maar, verder moeten ontrafelen”, aldus Vanderhaeghen.
Menselijke neuronen ontwikkelen traag en staan dus lang open voor input. Dat heeft ons cognitief sterk gemaakt
Als dat lukt, komen nieuwe behandelingen in zicht voor mensen met verstandelijke beperkingen of met autismespectrumstoornis. “Het kan gaan om gentherapie op jonge leeftijd of om medicatie. Maar net zo goed zou gedragstherapie kunnen werken om de ontwikkeling van die zenuwcellen te reguleren.”
Gavin Rumbaugh, onderzoeker aan het Scripps-instituut van de universiteit van Florida (VS), deed ook al veel onderzoek naar Syngap1. Hij noemt het Leuvense werk “solide en belangrijk”. “Het bevestigt in levende muizen wat veel collega’s al in modellen en in vitro gevonden hadden.”
Ongewilde effecten
Rumbaugh acht het idee van ingrijpen op de groeisnelheid voor therapie plausibel, maar hij waarschuwt voor ongewilde effecten. “Syngap1 speelt ook een rol bij andere neuronen en als je gaat sleutelen aan hun snelheid, zou je het omgekeerde kunnen krijgen van wat je beoogde.” Ook Vanderhaeghen blijft voorzichtig. “Syngap1 is maar een van de vele genmutaties die een rol spelen, zij het een veelvoorkomende. Bovendien mogen we niet vergeten dat menselijke hersencellen in een muis niet dezelfde zijn als die in een mens.”
Dergelijk onderzoek op menselijke hersenen kun je niet doen. “Maar door de cellen te transplanteren in muizenhersenen krijg je een goed beeld van hoe ze zich ontwikkelen in een levend brein”, zegt Vanderhaeghen. “Dat is beter dan in vitro, want daar zie je niet hoe de cellen reageren op prikkels uit de omgeving.”
Voor wie het zich afvraagt: de muizen stellen het goed. Het gaat om dieren van wie het afweersysteem uitgeschakeld is, anders zouden ze de hersencellen afstoten. Ze leven in een volledig steriele omgeving.