Hersenpleisters

Meer dan een miljoen overlevenden van een beroerte in de Verenigde Staten hebben aanzienlijke handicaps, zelfs na revalidatie - en dit aantal zal naar verwachting stijgen naarmate de babyboomgeneratie ouder wordt.

Maar er is hoop dat verloren vermogens ooit kunnen worden hersteld, dankzij een samenwerking tussen professor chemische en biomedische technologie Robert Langer, ScD '74, en professor neurowetenschappen Mriganka Sur. Het team, dat wordt gefinancierd als onderdeel van de MIT-DuPont Alliance van $ 60 miljoen, heeft aanzienlijke vooruitgang geboekt bij het creëren van implantaten om door een beroerte beschadigde delen van de hersenen te vervangen.

Het doel is om de dingen te maken zoals ze waren in het begin [vóór de beroerte], zegt Langer. Om de beschadigde gebieden te vervangen, is het team van plan hersencelnetwerken te laten groeien op een steiger die ze operatief in het getroffen gebied zullen implanteren. Geneesmiddelen die in de steiger zijn ingebed, zullen de cellen aanmoedigen om te groeien, verbindingen te maken met de inheemse cellen in de buurt en, hopen de onderzoekers, de verloren vermogens van de patiënt met een beroerte te herstellen.

Onderzoekers hebben tot nu toe het vermogen aangetoond om zenuwcellen te overhalen om in vitro netwerken te vormen. Voordat de hersencellen kunnen worden geïmplanteerd, moeten ze echter worden voorbereid op hun nieuwe rol, net zoals middelbare scholieren calculus moeten leren als ze hopen te slagen in een technische opleiding aan het MIT, zegt Nathan Wilson, een projectmedewerker en een postdoc in hersen- en cognitieve wetenschappen die werkt met Sur. Cellen die bedoeld zijn om bijvoorbeeld visuele verwerkingsgebieden van de hersenen te vervangen, moeten worden getraind met signalen die vergelijkbaar zijn met die welke door de ogen worden verzonden. In een belangrijke stap in het onderzoek toonde Wilson aan dat cellen die in een schaal worden gekweekt en worden blootgesteld aan elektrische impulsen die ongeveer gelijk zijn aan die van de ogen, op deze signalen zullen reageren door netwerken te vormen.

In een andere belangrijke stap heeft Paul George, een afgestudeerde student in het laboratorium van Langer, aangetoond dat een elektrisch geleidend plastic dat het team hoopt te gebruiken als een
steiger is biocompatibel. Toen het gedurende zes weken werd geïmplanteerd in levende ratten, groeiden neuronen eromheen en zelfs er doorheen, via gaten in het materiaal.
Sur zegt dat een neuraal implantaat met netwerkcellen voor patiënten met een beroerte waarschijnlijk 20 jaar verwijderd is van voltooiing, aangezien de onderzoekers nog moeten leren hoe ze de steigers het beste kunnen maken, ze kunnen combineren met medicijnen die de zenuwgroei stimuleren en de neuronen moeten trainen. Misschien wel het belangrijkste, ze moeten cellen vinden die de hersenen niet afwijzen. Dit kan betekenen dat je stamcellen moet aanpassen of iemands eigen volwassen cellen moet veranderen, zodat ze groeien als jonge neuronen.

Tussenliggende prestaties kunnen echter veel dichterbij zijn. Het proces om te leren hoe je een implantaat maakt - wat volgens Sur hetzelfde is als het maken van een stuk van de hersenen in een schaal - zou moeten leiden tot veel fundamentele wetenschappelijke doorbraken over de manier waarop hersenen werken en zichzelf repareren. De elektroderoosters die worden gebruikt om de celnetwerken te trainen, kunnen bijvoorbeeld ook worden gebruikt om de signalen die door de netwerken worden verzonden te lezen terwijl ze zich vormen, waardoor wordt onthuld welke verbindingen worden gemaakt, zegt Wilson.

Het werk kan leiden tot andere nieuwe therapieën. Het geleidende plastic kan bijvoorbeeld functioneren als een elektrische splitsing, die gaten overbrugt die zijn veroorzaakt door ruggengraatletsel. Het kan ook worden geladen met medicijnen en worden geïmplanteerd om neuronen rond een verwonding aan te moedigen zichzelf uitgebreider opnieuw te bedraden, wat het herstel van een beroerte bevordert. Dergelijke vooruitgang zou ver gaan in de richting van het verbeteren van het leven van mensen, naarmate de onderzoekers dichter bij hun uiteindelijke doel komen. – Door Kevin Bullis, SM '05

zich verstoppen