VIB-wetenschappers ontdekken zenuwcel-vormende stamcellen in de hersenvliezen: mogelijke implicaties voor hersenregeneratie?

In een multidisciplinaire studie geleid door professor Peter Carmeliet (VIB – KU Leuven) werden onvermoede cellen ontdekt in de “meninges”, de hersenvliezen die de hersenen omringen. Deze ‘neuronale voorlopercellen’, of stamcellen die differentiëren naar verschillende types zenuwcellen (neuronen). De studie toont aan dat deze neuronale voorlopercellen ontstaan tijdens de embryonale periode en na de geboorte nieuwe zenuwcellen kunnen vormen. Deze bevindingen onthullen het belang en de mogelijke therapeutische waarde van de hersenvliezen en van deze nieuwe cellen voor de ontwikkeling van behandelingen van hersenschade of neurodegeneratieve ziekten. De studie is gepubliceerd in het toonaangevende wetenschappelijke tijdschrift Cell Stem Cell.

Ons inzicht in het ‘plastisch’ vermogen van de hersenen, hun capaciteit om te groeien, ontwikkelen, herstellen na schade en zich aan te passen aan de wisselende omstandigheden tijdens ons leven, is de laatste jaren sterk toegenomen. Tot voor enkele decennia werd aangenomen dat de hersenen na de kindertijd ‘statisch’ bleven. Dit dogma werd echter geleidelijk aan weerlegd naarmate onderzoekers meer en meer evidentie vonden dat het volwassen brein in staat is om te genezen en te regenereren, dankzij de aanwezigheid van stamcellen. Algemeen werd echter aangenomen dat deze zenuwstamcellen enkel te vinden waren in het hersenweefsel zelf, niet in de omgevende hersenvliezen.

De hersenvliezen, niet langer een ondergewaardeerd weefsel: De hersenvliezen werden door neurologen en onderzoekers in het verleden algemeen beschouwd als een laag van membranen rondom de hersenen en het ruggenmerg met een beschermende functie tegen mechanische schokken, maar zonder neurologische functie op zich. De huidige ontdekking weerlegt dit idee evenals de heersende opvatting dat neuronale voorlopercellen, of stamcellen die differentiëren naar neuronen, uitsluitend te vinden zijn in het hersenweefsel zelf.

Prof. Peter Carmeliet (VIB-KU Leuven): “De neuronale stamcellen die we ontdekten in de hersenvliezen kunnen differentiëren tot volwaardige neuronen, ze zijn elektrisch actief en functioneel geïntegreerd in het neuronale netwerk van de hersenen. Om aan te tonen dat de stamcellen zich in de hersenvliezen bevinden, werd gebruik gemaakt van een zeer krachtige single-cell RNA sequencing technologie, een vernieuwende, superieure, techniek die toelaat om het complexe genexpressie profiel van individuele cellen te identificeren, op een tot nu toe ongeëvenaarde wijze, een première binnen VIB.

Toekomstperspectieven: De wetenschappers zien mogelijkheden voor translatie naar klinische toepassingen gebaseerd op deze nieuwe bevindingen, maar hiervoor is veel bijkomend onderzoek nodig.

Prof. Peter Carmeliet (VIB-KU Leuven): “Een intrigerende vraag is of deze neuronale stamcellen uit de hersenvliezen toegepast kunnen worden bij behandeling van hersenschade of neurodegeneratieve aandoeningen. Vooraleer we daarover een beter idee kunnen vormen, moeten echter nog vele vragen beantwoord worden: hoe worden deze stamcellen geactiveerd om te differentiëren tot een zenuwcel, wat is de onderliggende moleculaire regulatie daarvan? Kunnen we het zenuwcelvormend potentieel van deze cellen “kidnappen” om degenererende neuronen te herstellen in ziektes zoals Alzheimer dementie, Parkinson, Amyotrofische Laterale Sclerose (ALS), en andere neurodegeneratieve aandoeningen? We kunnen deze neuronale voorlopercellen uit de hersenvliezen isoleren bij de geboorte (preklinische modellen in deze studie), maar kunnen we ze later gebruiken in transplantaties? Onze huidige bevindingen openen zeer interessante nieuwe pistes voor verder onderzoek.

Unieke onderzoeksfinancieringsmogelijkheden: Onderzoek binnen een onontgonnen onderzoeksdomein is gekenmerkt door ‘high-risk/high-gain’, en het verwerven van financiering voor dergelijke studies is veelal een ware uitdaging. Carmeliet’s ontdekkingen werden echter in grote mate mogelijk gemaakt door financiering via “Opening the Future: pionieren zonder grenzen”, een recente mecenaatscampagne, opgericht door KU Leuven in 2013 voor het financieren van risicovol wetenschappelijk onderzoek naar hersenaandoeningen en uniek in Vlaanderen.

Prof. Peter Carmeliet (VIB-KU Leuven): “De beschikbaarheid van dergelijke non-conventionele financieringskanalen is van cruciaal belang voor grensverleggend onderzoek, dat kan niet genoeg benadrukt worden. Dit unieke mecenaatsinitiatief door KU Leuven is dan ook vernieuwend en grensverleggend op zich. Ons ganse onderzoeksteam stelt de mogelijkheden geboden door deze financieringsbron dan ook enorm op prijs.

Publicatie
Neurogenic Radial Glia-like Cells in Meninges Migrate and Differentiate into Functionally Integrated Neurons in the Neonatal Cortex, Bifari et al., Cell Stem Cell 2016

Vragen
Een doorbraak in onderzoek betekent niet hetzelfde als een doorbraak in de geneeskunde. De verwezenlijkingen van VIB-onderzoekers kunnen de basis vormen voor nieuwe therapieën, maar het ontwikkelingstraject neemt nog jaren in beslag. Dit kan veel vragen oproepen. Iedereen kan met vragen omtrent dit en ander medisch gericht onderzoek terecht op: patienteninfo@vib.be.

VIB
Basisonderzoek in de levenswetenschappen, dat is de kernactiviteit van VIB. Enerzijds de grenzen verleggen van wat we weten over moleculaire mechanismen, hoe deze mechanismen levende wezens zoals mensen, dieren, planten en micro-organismen regelen, en anderzijds zorgen voor tastbare resultaten die bijdragen aan een betere samenleving. Gestoeld op een partnerschap met vijf Vlaamse universiteiten - UGent, KU Leuven, Universiteit Antwerpen, Vrije Universiteit Brussel en Universiteit Hasselt – en een stevig investeringsprogramma, bundelt VIB de expertise van 75 onderzoeksgroepen in één instituut. Het techtransfer-team van VIB vertaalt proactief biologische inzichten in nieuwe economische activiteiten die op hun beurt weer kunnen leiden tot nieuwe producten, medicijnen e.d. die kunnen gebruikt worden in de geneeskunde, landbouw en tal van andere toepassingen. VIB neemt ook actief deel aan het publieke debat over biotechnologie door het ontwikkelen en verspreiden van een breed scala aan wetenschappelijk onderbouwde informatie over alle aspecten van de biotechnologie. Meer info op www.vib.be. 

KU Leuven
www.kuleuven.be. 

Bron: Persbericht VIB-KU Leuven