Een Duits onderzoeksteam heeft kleine bolletjes van menselijke hersenen in een schaaltje gekweekt en die aangezet tot het vormen van een soort ogen. Deze oogjes reageren op licht door signalen naar de rest van het hersenweefsel te sturen.

De oogachtige structuren bevatten weefsels die vergelijkbaar zijn met die in echte ogen. Ze hebben een ronde lens, het deel dat bij ons zorgt voor een scherp beeld, en een retina, het stukje weefsel achterin het oog dat licht opmerkt. Op een bepaalde manier ‘ziet’ het hersenweefsel ook licht, zegt bioloog Jay Gopalakrishnan van de Heinrich Heine Universiteit in Düsseldorf.

De ontwikkeling van het minibrein helpt zijn team om de erfelijke oorzaken van oogziektes te begrijpen. Volgens Gopalakrishnan kan dit er in de toekomst toe leiden dat we kunstmatige retina’s kunnen kweken, die in blinde mensen getransplanteerd kunnen worden.

Op de schouders
LEES OOK
Op de schouders

Oogbekers

De afgelopen jaren is het mogelijk geworden om met stamcellen – veelzijdige cellen die lijken op de cellen van embryo’s – bolvormige hoopjes hersenweefsel te kweken, die tot drie millimeter breed zijn. Deze bolletjes staan bekend als hersenorganoïden.

Nu is het team erin geslaagd om hersenorganoïden ‘oogbekers’ te laten vormen. Dat zijn structuren die ontstaan in een vroeg stadium van oogvorming – bij een menselijk embryo doorgaans wanneer het zo’n vijf weken oud is. De onderzoekers kregen dit voor elkaar door retinezuur aan de hersenorganoïden toe te voegen. Dat is een van vitamine A afgeleid stofje. Het is betrokken bij de oogontwikkeling in een embryo vanaf dat het zo’n twintig dagen oud is.

Deze Wuppie-achtige figuur is eigenlijk een klompje hersenen van een paar millimeter groot, met twee oogachtige structuren. Beeld: Elke Gabriel

Het team behandelde 314 hersenorganoïden op deze manier. In ongeveer 65 procent daarvan ontstonden twee oogachtige structuren, elk 0,2 millimeter breed. Behalve een primitieve lens en retina werden er nog meer oogweefsels gevormd: onder andere een hoornvlies, een doorzichtig weefsel dat de voorkant van het oog bedekt, en neuronen die van de oogbeker naar de rest van het hersenweefsel groeiden.

Visuele informatie

Het is onduidelijk in hoeverre deze weefsels hetzelfde functioneren als hun volgroeide tegenhangers. Wanneer de organoïden aan licht worden blootgesteld, lopen er wel elektrische signalen langs de neurale paden. Dat wijst erop dat er een bepaald soort visuele informatie wordt overgedragen.

Volgens Gopalakrishnan is het een goed teken dat de meeste hersenorganoïden een symmetrisch paar van oogbekers vormen, en niet een willekeurig aantal. ‘De stamcellen zijn slim genoeg om te onthouden wat ze willen creëren’, zegt hij.

De komende tijd gaat het team proberen om de organoïden langer in leven te houden. Momenteel beginnen ze na ongeveer tachtig dagen in het schaaltje uiteen te vallen. Dat komt waarschijnlijk door het gebrek aan bloedtoevoer.

Brein in aanbouw
Leestip: De Nederlandse neurowetenschapper Marcia Goddard legt op humoristische manier de ontwikkeling van ons brein uit. Verkrijgbaar in onze webshop