Wetenschappers hebben kunstmatige zenuwcellen gemaakt van hydrogel. In de toekomst zouden deze cellen gebruikt kunnen worden om beschadigde organen zoals ogen te herstellen.
Voor het eerst zijn in het laboratorium kunstmatige zenuwcellen gemaakt die verenigbaar zijn met menselijke weefsels. Deze techniek zou in de toekomst van pas kunnen komen om het hart of de ogen te herstellen na letsel.
Bioloog Hagan Bayley van de Universiteit van Oxford en zijn collega’s bedachten een kunstmatig materiaal dat zich op dezelfde manier gedraagt als een menselijk neuron. Neuronen, of zenuwcellen, zijn de cellen van ons zenuwstelsel. Ze vormen de bouwstenen van de hersenen. Aan de hand van elektrische signalen dragen ze informatie over naar andere delen van het zenuwstelsel.
‘De mooiste dingen ontdek je door er niet specifiek naar te zoeken’
Medisch bioloog Yvette van Kooyk wil het immuunsysteem leren kankercellen aan te vallen door hun suikerjas-vermomming weg te knippen.
Kunstversie
De kunstmatige neuronen zijn gemaakt van hydrogel. Ze hebben een doorsnede van ongeveer 0,7 millimeter. Dat is zo’n zevenhonderd keer breder dan een menselijk neuron, vergelijkbaar met de reusachtige uitlopers van neuronen die in inktvissen zitten. De kunstmatige neuronen kunnen tot 25 millimeter lang worden gemaakt. Dat is vergelijkbaar met de lengte van de menselijke oogzenuw die het oog met de hersenen verbindt.
Wanneer je de kunstmatige neuron beschijnt met licht, activeert dat eiwitten die waterstofionen de cel in pompen. Deze positief geladen deeltjes bewegen vervolgens door het neuron om een elektrisch signaal over te brengen. De snelheid van dit signaal was te hoog om te kunnen meten, en is waarschijnlijk hoger dan de snelheid in natuurlijke neuronen, aldus Bayley.
Wanneer de geladen deeltjes het uiteinde van het neuron bereiken, zorgen zij ervoor dat een signaalstof (adenosinetrifosfaat of ATP) van de ene waterdruppel naar de andere beweegt. In de toekomst willen de onderzoekers het kunstmatige neuron via een ATP-signaal met een ander neuron laten communiceren, net zoals de neuronen in ons brein met elkaar in verbinding staan.
Meerdere signalen tegelijk
Het team liet zeven neuronen als een kunstmatige zenuw met elkaar samenwerken. ‘We kunnen hierdoor meerdere signalen tegelijk versturen’, zegt Bayley. Deze signalen kunnen verschillende frequenties hebben, zodat ze elkaar niet in de weg zitten. Zo kunnen verschillende stukjes informatie langs dezelfde route door het ‘zenuwstelsel’ worden gestuurd, zegt Bayley.
De kunstmatige neuronen hebben nog een lange weg te gaan. In tegenstelling tot echte neuronen kan het kunstmatige systeem geen nieuwe overdrachtsstoffen aanmaken. De neuronen werken daardoor maar een paar uur, zegt Bayley.
Kunstmatige netvliezen
Natuurkundige Alain Nogaret van de Universiteit van Bath in het Verenigd Koninkrijk zegt dat deze techniek binnen tien jaar een belangrijke rol kan spelen bij het verbeteren van neuroimplantaten zoals kunstmatige netvliezen. ‘Het nabootsen van zenuwactiviteit in zachte materialen is een belangrijke stap richting niet-invasieve brein-machine-interfaces, en oplossingen voor neurodegeneratieve ziekten.’
Bayley hoopt deze kunstmatige neuronen uiteindelijk te gebruiken om verschillende soorten geneesmiddelen tegelijk af te geven aan het lichaam, om zo wonden sneller en nauwkeuriger te behandelen. ‘Met behulp van licht kunnen we medicijndeeltjes in een gewenst patroon vrijgeven’, zegt hij.
