Hoe sturen we een ontspoord zenuwstelsel weer bij?
Vanaf het begin van de embryonale ontwikkeling tot en met de puberteit werkt het menselijk lichaam hard aan de aanleg van nieuwe zenuwbanen. Daarbij leggen zenuwcellen contacten – de synapsen – met andere zenuwcellen en met cellen in onze organen, zoals de spieren. Iedere zenuwcel, waarvan we er zo’n honderd miljard hebben, maakt gemiddeld maar liefst duizend verbindingen. In de hersenen en de rest van ons lichaam zijn overal moleculen aanwezig die als loodsen de zenuwbanen tijdens hun groei in de juiste richting sturen en ervoor zorgen dat ze de gewenste contacten maken, legt Jeroen Pasterkamp uit, hoogleraar translationele neurowetenschappen bij het UMC Utrecht Hersencentrum. ‘De uiteinden van de zenuwbanen – de axonen – hebben een soort ogen waarmee ze de omgeving afspeuren naar verschillende stuursignalen, die helpen bij het vinden van hun einddoel.’
We nemen bloed- of huidcellen af bij patiënten en die herprogrammeren we tot stamcellen.
Ongewenste veranderingen
Als eenmaal het zenuwstelsel is volgroeid, kunnen er nieuwe synapsen ontstaan of bestaande worden veranderd, als gevolg van lichamelijke en geestelijke activiteiten. Hierop is ons vermogen om te leren en te onthouden gebaseerd. Maar er kunnen ook ongewenste veranderingen in het zenuwstelsel optreden, die leiden tot neurologische aandoeningen, waaronder ALS. Pasterkamp kreeg een prestigieuze TOP-subsidie van ZonMw (Nederlandse organisatie voor gezondheidsonderzoek en zorginnovatie) om onderzoek te doen naar deze ongewenste veranderingen. Hij maakt gebruik van zogenaamde geïnduceerde pluripotente stamcellen (iPSC). ‘Daarbij nemen we bloed- of huidcellen van iemand af en die herprogrammeren we tot stamcellen. Die kunnen we vervolgens omzetten tot de zenuwcel die we willen bestuderen. Om ze te vergelijken, doen we dat bij zowel zieke als gezonde mensen.’
Het syndroom ALS
ALS gaat gepaard met een degeneratie van de motorische zenuwcellen, waardoor spieren steeds zwakker worden. Soms is het een familiaire vorm, maar in 90 procent van de gevallen is de genetische component slechts een van de veroorzakers. Wat de andere boosdoeners zijn, is niet bekend, zegt Pasterkamp. ‘Er wordt gedacht aan leefstijl, omgevingsfactoren of een afwijkende stofwisseling, maar harde bewijzen zijn er niet. Bovendien is ALS een syndroom met verschillende ziekteprocessen, met dezelfde verschijnselen als resultaat. Bij sommige patiënten zien we een toename van stuursignalen in de spieren. We denken dat daardoor zenuwvezels loslaten van spieren en motorische zenuwcellen afsterven. Bij andere patiënten vonden we ophopingen van bepaalde eiwitten, waarmee andere eiwitten die de zenuwcel nodig heeft, gaan samenklonteren. Die eiwitten zijn dan niet meer beschikbaar voor bijvoorbeeld de synaptische contacten. Een van de opties is om de ongewenste aanmaak van bepaalde eiwitten en daarmee de samenklontering te blokkeren.’
Via de iPSC-techniek worden op zo’n chip motorische zenuwcellen van een patiënt gekweekt, waarmee in een keer een serie ALS-medicijnen getest kunnen worden.
Heterogene ziekte: vele vormen
ALS is een heterogene ziekte is, oftwel een ziekte met veel verschillende vormen en symptomen. Bij de ene patiënt begint ALS bijvoorbeeld spinaal, bij de armen of benen, en bij de andere patiënt bulbair, bij de mond- en keel spieren. Ook zijn er verschillende genen die ALS kunnen veroorzaken. Doordat ALS verschillende vormen heeft, zullen er waarschijnlijk ook verschillende medicijnen moeten worden ontwikkeld.
‘De volgende stap is dat we zelfs hele stukken hersenweefsel kweken. Dan zijn we nog beter in staat om ALS tot in detail te ontrafelen.’
Chip met zenuwcellen
Om de juiste diagnose te kunnen stellen en een gerichte therapie te kunnen geven, gaat de groep van de Utrechtse hoogleraar samen met een bedrijf een chip ontwikkelen. Dit wordt ‘ALS on a chip’ genoemd. Via de iPSC-techniek worden op zo’n chip motorische zenuwcellen van een patiënt gekweekt, waarmee in een keer een serie ALS-medicijnen getest kunnen worden op hun werkzaamheid. Pasterkamp: ‘De volgende stap is dat we zelfs hele stukken hersenweefsel kweken. Dan zijn we nog beter in staat om ALS tot in detail te ontrafelen.’
Bron: Hoe sturen we een ontspoord zenuwstelsel weer bij? Mediator 22, Maart 2017, Zonmw