Een nieuwe techniek genaamd sonogenetica kan met ultrasoon geluid genetisch gemanipuleerde hersencellen aan- en uitschakelen. De techniek is succesvol getest op muizen en zou in de toekomst kunnen worden ingezet voor de behandeling van hersenaandoeningen zoals parkinson of epilepsie.

Met ultrasone geluidsgolven zijn genetisch aangepaste hersencellen bij muizen aangestuurd. Dit is een belangrijke stap om met deze techniek mensen met de ziekte van Parkinson of epilepsie te behandelen.

Optogenetica

Een van de grootste vooruitgangen in de neurowetenschap van de afgelopen twee decennia is een methode genaamd optogenetica. Hierbij worden cellen genetisch aangepast zodat ze met licht kunnen worden aan- of uitgeschakeld. Met een nieuwe variant van deze techniek is het mogelijk om hersencellen aan te sturen met ultrasoon geluid. Dit opent nieuwe mogelijkheden voor hersenonderzoek en het ontwikkelen van behandelingen voor neurologische aandoeningen, zegt Sreekanth Chalasani, universitair docent neurobiologie aan het Salk-instituut voor biologische wetenschappen in de Verenigde Staten.

De feiten en mythen over eieren eten
LEES OOK
De feiten en mythen over eieren eten

Bij optogenetisch onderzoek wordt een gen uit algen toegevoegd aan de hersencellen van dieren zoals muizen, waardoor je deze kunt aan- en uitzetten met licht. Deze experimenten hebben geleid tot een hele reeks ontdekkingen over hoe verschillende circuits in de hersenen het gedrag beïnvloeden. Hiervoor moeten de dieren wel glasvezelkabels in hun hoofd krijgen, wat het onderzoek ingewikkelder maakt.

Chalasani en zijn collega’s werkten met een ander gen, TRPA1 genaamd, dat voorkomt in menselijke hersen- en hartcellen. Dit gen zorgt voor de productie van een membraaneiwit dat de cellen normaal gesproken helpt te reageren op giftige stoffen.

Sonogenetica

Toen de hersencellen van muizen een kopie van dit gen kregen, begonnen ze te vuren als reactie op ultrasoon geluid dat naar een klein deel van hun kop werd gestraald. De frequentie van dit ultrasone geluid was 7 megahertz. Daarvan is bekend dat het biologische weefsels niet beschadigt. Het team noemt deze aanpak ‘sonogenetica’.

Tot dusver was de belangrijkste medische toepassing van optogenetische therapieën om het gezichtsvermogen van blinden te herstellen. Aangezien er veel licht het oog bereikt, kun je met het plaatsen van dergelijke genen in de ogen van mensen weer zicht opwekken.

Maar met sonogenetische therapieën zouden mogelijk hersencellen kunnen worden aangestuurd zonder dat er lichtbronnen hoeven te worden geïmplanteerd. Specifieke groepen hersencellen zouden dan aan- en uitgezet kunnen worden met ultrasone golven, die dwars door de schedel gaan. ‘Je zou een gereedschapskist kunnen bouwen om verschillende hersencellen gevoelig te maken voor verschillende frequenties van ultrasoon geluid’, zegt Chalasani.

De aanpak zou ooit gebruikt kunnen worden als behandeling voor bijvoorbeeld epilepsie of de ziekte van Parkinson. Maar eerst moet er een manier zijn om het TRPA1-gen in zenuwcellen in het hoofd af te leveren, waarbij het voorbij de bloed-hersenbarrière moet komen.