Casper Hoogenraad, ERC Consolidator Grant 2013

Wij zijn de enigen die met lichtgevoelige systemen zenuwcellen kunnen laten uitgroeien
Prof. dr. Casper Hoogenraad

De ontwikkeling van het ‘skelet’ van een zenuwcel

"Kijk," moleculair neurobioloog Casper Hoogenraad tekent zenuwcellen op een wit papier. "Elke zenuwcel maakt tijdens de ontwikkeling twee type uitlopers, een aantal dendrieten en één enkele axon. De dendrieten zijn de input van de cel en via het axon gaat informatie van de hersenen naar de rest van het lichaam. De manier waarop het ‘skelet’ van de zenuwcel ontwikkelt en hoe het bijdraagt aan de organisatie van de hersenen zullen we binnenkort voor het eerst waarnemen en bestuderen." De wereld kijkt mee. Kennis over de bouw van het 'zenuwcelskelet' en het transport daarlangs, kan inzicht geven in verstoringen bij hersenziektes als Alzheimer en ALS. En wat nog mooier is; de hoogleraar en zijn onderzoekers kunnen ook de ontwikkeling en uitgroei manipuleren.

"Wij plukken nu de vruchten van het initiatief van de UU en bètafaculteit van een paar jaar geleden om te investeren in fundamenteel celbiologisch onderzoek en een uitstekende imaging faciliteit." Ook Hoogenraad kwam er voor naar Utrecht. "We gebruiken geavanceerde microscopen, waarmee we in dit ERC-project de ontwikkeling van het skelet binnen een zenuwcel bestuderen in drie fasen: de opbouw en organisatie van het skelet en het transport langs het skelet. Vraag is hoe de polariteit van zenuwcellen ontstaat, met aan de ene kant van de cel dendrieten en aan de andere kant het axon. Het axon heeft andere materialen nodig dan dendrieten. Hoe weet een zenuwcel waar het de bouwstenen naar toe moet brengen?" Het systeem is omvangrijk, elk mens heeft meer dan een 100 miljard zenuwcellen in de hersenen. En kwetsbaar: eenmaal aangetaste zenuwcellen zijn moeilijk te herstellen. 

Gekweekte hersencellen

De onderzoekers bestuderen hersencellen buiten het brein. Dat vergde een sterk staaltje Utrechtse wetenschap. Hoogenraad trots: "We werken samen met het Hubrecht Instituut en het UMC Utrecht. Sinds een aantal jaren kunnen we zenuwcellen in leven houden buiten het lichaam." Het onderzoek heeft internationale allure. "Ik was zojuist op een internationale meeting, waar onderzoekers uit de hele wereld meekijken met ons onderzoek. Wij zijn de enigen die met lichtgevoelige systemen zenuwcellen kunnen laten uitgroeien. Dan kun je hen met een breed gebaar uitnodigen."

Informatie opslaan

Hoogenraad zoekt zijn onderzoeksteam zorgvuldig bij elkaar: "Ik verzamel jonge wetenschappers, wiens hart ligt bij microscopie en die heel secuur de groei en ontwikkeling van de zenuwcel bestuderen. Daarnaast vind ik het belangrijk dat onderzoekers met elkaar communiceren. Alleen als je kennis met elkaar deelt en open staat voor discussie, kun je grote stappen vooruit maken."

"Het bestuderen van ontwikkelende zenuwcellen kan ons veel leren over de hersenen. We weten nog weinig van het brein. Uiteindelijk is de vraag, hoe zenuwcellen in de hersenen verbindingen maken en gezamenlijk ‘het geheugen’ vormen. Het is heel bijzonder dat zenuwcellen in staat zijn informatie op te slaan. Geen enkele andere cel in ons lichaam heeft die eigenschap. We weten nu ongeveer waar dat gebeurt, namelijk in de synapsen, de contactpunten tussen de zenuwcellen, maar hoe? En hoe komt het dat zenuwcellen in verschillende gebieden in ons brein verschillende functies hebben; de ene cel 'ruikt', de andere 'ziet'. Toch zijn het oorspronkelijk allemaal dezelfde cellen met dezelfde genetische inhoud."

De onderzoekers nemen niet alleen waar. "We kunnen celbiologische processen manipuleren. Als we bepaalde moleculen weghalen of medicijnen toevoegen bijvoorbeeld, kunnen we observeren welke gevolgen dat heeft voor de ontwikkeling en het functioneren van zenuwcellen. Met deze interventies kunnen we mogelijk storingen in zenuwcellen oplossen."

Het is wachten op de doorbraak.

Tekst: Youetta Visser