Wetenschappers ontwikkelen 3D-mini-organen van menselijk weefsel

Een revolutie in de wereld van hersenonderzoek: het is wetenschappers van het Prinses Máxima Centrum en Hubrecht Institute, Developmental Biology and Stem Cell Research gelukt om 3D-mini-organen te kweken uit menselijk hersenweefsel.

Deze mini-organen, organoïden genaamd, zijn zo groot als een rijstkorrel. Ze zitten zo complex in elkaar, dat wetenschappers de functies van een echt ontwikkelend brein kunnen nabootsen. Dat het gelukt is om organoïden te kweken uit hersenweefsel is een grote doorbraak, omdat wetenschappers nu nog beter kunnen onderzoeken hoe de hersenen ontwikkelen - en hoe dat fout kan gaan, bijvoorbeeld bij hersentumoren.

Organen uit weefsel

De onderzoekers, onder leiding van Dr. Delilah Hendriks, Prof. Dr. Hans Clevers en Dr. Benedetta Artegiani, ontdekten dat kleine stukjes foetaal hersenweefsel gebruiken beter werkt dan individuele cellen voor het maken van mini-hersenen. Bij andere mini-organen, zoals in de darm, moeten wetenschappers meestal het weefsel afbreken tot enkele cellen. Maar door te werken met kleine stukjes foetaal hersenweefsel, merkte het team op dat deze stukjes zichzelf tot orgaantjes organiseerden.

Waardevolle eigenschappen

De hersenorgaantjes hadden verschillende eigenschappen die ze waardevol maken voor het bestuderen van de menselijke hersenen. Allereerst was de 3D-structuur complex, met verschillende soorten hersencellen, waaronder zogenaamde buitenste radiale gliacellen - cellen die bij mensen en hun evolutionaire voorouders worden gevonden. De orgaantjes produceerden ook eiwitten die de extracellulaire matrix vormen, een soort 'skelet' rond cellen. Bovendien behielden de mini-organen kenmerken van het specifieke hersengebied waaruit ze afkomstig waren en reageerden ze op moleculen die hun groei stuurden.

3D-mini-organen potentieel voor kankeronderzoek

Omdat de orgaantjes snel kunnen groeien, onderzocht het team hun potentieel voor het bestuderen van hersenkanker. Ze gebruikten de CRISPR-Cas9-techniek om fouten in het bekende kankergen TP53 in een klein aantal cellen in de orgaantjes te introduceren. Na drie maanden hadden de cellen met het defecte TP53 het overgenomen van de gezonde cellen in de organen, wat betekent dat ze een groeivoordeel hadden, een typisch kenmerk van kankercellen.

Vervolgens gebruikten ze CRISPR-Cas9 om drie genen die verbonden zijn met de hersentumor glioblastoom uit te schakelen: TP53, PTEN en NF1. Ze keken ook naar de reactie op bestaande kankermedicijnen. Deze experimenten toonden het potentieel aan van de orgaantjes voor onderzoek naar kankermedicijnen en hoe bepaalde medicijnen kunnen reageren op specifieke genmutaties.