Creatie van een eerste functioneel kunstneuron
Wetenschappers van het Zweedse Medische centrum voor nanowetenschappen van het Karolinska-instituut hebben in samenwerking met de universiteit van Linköping het eerste volledig functionele kunstneuron ontwikkeld. Een technologisch en medisch hoogstandje.
Dat neuron is niet alleen volledig in staat om de werking van menselijke neuronen te imiteren, maar ook om te communiceren zoals een echt neuron, dus om chemische signalen op te vangen en die door te geven aan menselijke cellen.
Het systeem, een ongeziene combinatie van verschillende technologieën, omvat twee miniapparaatjes die verbonden zijn met een elektrische draad en die het axon en de synapsen van een biologisch neuron nabootsen. Op een van de uiteinden bevindt zich een biosensor, een metalen punt omgeven door enzymen die de aanwezigheid van neuromediatoren detecteert, wat leidt tot een chemische reactie die uitmondt in een elektrisch signaal. Dat loopt vervolgens door de draad naar het andere uiteinde, dat een ionenpomp bevat. Die ontvangt de elektrische influx en geeft vervolgens op een gecontroleerde manier stoffen (glutamaat, acetylcholine of Gaba) af in het lichaam naargelang van de ontvangen elektrische influx.
Nu de haalbaarheid is aangetoond, moet het zopas ontwikkelde organische bio-elektronische toestelletje alleen nog dusdanig verkleind worden dat het in het menselijke lichaam kan worden ingeplant. "Het is onze bedoeling om in een deel van het lichaam een biosensor in te planten en met behulp van draadloze communicatie de afgifte van neurotransmitters op verschillende plaatsen in het lichaam in gang te zetten", aldus Agneta Richter-Dahlfors, de wetenschapster die aan de leiding staat van het team.
Na verkleining en implantatie zal het biomimetische neuron een defect neuron in een zenuw kunnen vervangen en zo de werking van die zenuw herstellen. Waarschijnlijk zal dat niet in de eigenlijke hersenschors gebeuren, maar in de lange zenuwen, zoals degene die de benen aansturen.
Het Zweedse team is trots op zijn prestatie en hoopt dat deze innovatie in de nabije toekomst de neurologische functies bij een patiënt zal kunnen herstellen en de behandeling van neurologische aandoeningen en stoornissen in belangrijke mate zal kunnen verbeteren. Momenteel blijft die behandeling beperkt tot de klassieke elektrische stimulatie van het beschadigde neuron, die geen effect heeft op de neuronenketen waartoe dat eerste neuron behoort.
In het geval van de ziekte van Parkinson zouden biomimetische neuronen ingeplant kunnen worden in de substantia nigra, waar het aantal zenuwcellen die dopamine aanmaken afneemt. Door onderlinge communicatie zouden die nieuwe neuronen die stof kunnen afgeven aan het striatum, een andere structuur die enkele centimeters verder ligt.
We vermelden nog dat het kunstneuron ook een rol zou kunnen spelen in de prothese-industrie, op voorwaarde dat de chirurgen erin slagen om ze aan het zenuwstelsel van de patiënt te verbinden.