Onderzoekers hebben immuuncellen in de hersenen omgezet in neuronen die beschadigde neuronen vervangen en de functie herstellen bij muizen die getroffen zijn door een beroerte. De volgende stap zal zijn om te onderzoeken of dezelfde resultaten kunnen worden bereikt met behulp van menselijke hersencellen, waardoor de deur wordt geopend voor de behandeling van een beroerte.
Nadat een beroerte of andere cerebrovasculaire ziekten resulteren in een slechte bloedtoevoer naar de hersenen, worden neuronen beschadigd of sterven ze af, wat unieke fysieke en psychologische defecten veroorzaakt. Nu hebben onderzoekers van de Kyushu Universiteit in Japan de motorische functie van door een beroerte getroffen muizen hersteld door microglia, de belangrijkste immuuncellen van de hersenen, om te zetten in neuronen.
Kenichi Nakajima, de corresponderende auteur van de studie, zei: "Als we gesneden of gebroken zijn, kunnen onze huid- en botcellen zich vermenigvuldigen, waardoor ons lichaam geneest. Maar neuronen in onze hersenen regenereren niet gemakkelijk, dus de schade is vaak permanent. Daarom moeten we nieuwe manieren vinden om verloren neuronen te huisvesten."
De onderzoekers wisten uit eerdere onderzoeken dat microglia zich konden ontwikkelen tot neuronen in de hersenen van gezonde muizen. Na een beroerte verplaatsen microglia, die verantwoordelijk zijn voor het opruimen van beschadigde of dode hersencellen, zich naar de plaats van het letsel en repliceren zich snel.
"Microglia zijn er in overvloed en bevinden zich precies daar waar we ze nodig hebben, dus ze zijn ideale doelwitten voor transformatie", zegt Takashi Irie, eerste auteur van het onderzoek.
Onderzoekers veroorzaakten beroertes bij muizen door tijdelijk de rechter middelste hersenslagader te blokkeren, een belangrijk bloedvat in de hersenen dat vaak wordt geassocieerd met een beroerte bij mensen. Na een week constateerden de onderzoekers stoornissen in de motorische functie bij de muizen, met een significante afname van neuronen in het striatum, een hersengebied dat betrokken is bij besluitvorming, actieplanning en motorische controle.
Ze gebruikten lentivirussen – een subklasse van retrovirussen die als virale vectoren worden gebruikt – om DNA in microglia te brengen op de plaats van de beroerte. Het DNA bevat instructies voor de productie van NeuroD1, een eiwit dat neuronale schakeling induceert. In de daaropvolgende weken ontwikkelen deze cellen zich tot neuronen.
Drie weken na DNA-implantatie verbeterde de motorische functie van de muizen. Tegen acht weken waren de nieuw geïnduceerde neuronen met succes geïntegreerd in hersencircuits. Toen de onderzoekers de nieuwe neuronen verwijderden, verdwenen de verbeteringen in de motorische functie, wat bevestigde dat de nieuwe neuronen direct bijdroegen aan het herstel van de muizen.
"Deze resultaten zijn veelbelovend", zei Nakajima. "De volgende stap is om te testen of NeuroD1 menselijke microglia ook effectief in neuronen kan omzetten en te bevestigen dat onze methode om genen in microglia in te brengen veilig is."
Omdat de muizen in de acute fase na een beroerte werden behandeld, wanneer microglia naar de plaats van de verwonding zijn gemigreerd, wilden de onderzoekers vervolgens kijken of ze in een later stadium een hersteleffect bij de muizen konden veroorzaken.
Het onderzoek is gepubliceerd in de Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).