Uit stamcellen kun je op een chip iets kweken dat voldoende op menselijk hersenweefsel lijkt om er de toxiciteit van chemicaliën op uit te testen. Kan een hoop proefdieren schelen, beloven Michael Schwartz, James Thomson en collega’s van de University of Wisconsin-Madison.

Het kweken gaat veel gemakkelijker dan ze vooraf hadden gedacht, meldden ze onlangs in PNAS. Ze verwachtten eigenlijk dat ze de stamcellen afzonderlijk moesten laten specialiseren tot verschillende hersenceltypes, die ze dan met de hand zouden assembleren tot iets hersen-achtigs. Maar in de praktijk hoef je je mix van half gespecialiseerde neurale voorlopercellen, endotheelcellen en microglia-precursors alleen maar te verspreiden in een met eiwitten gefunctionaliseerde hydrogel van polyethyleenglycol. De organisatie tot complex weefsel, waarin de verschillende celtypes een levensechte interactie met elkaar vertonen, gaat vervolgens helemaal vanzelf.

Over die interactie is op moleculair niveau nog te weinig bekend om te kunnen zeggen of ze correct verloopt. Maar je kunt wel het aanwezige boodschapper-RNA sequensen om te zien welke genen actief zijn, en of die activiteit wordt beïnvloed wanneer je het kweekje tijdens zijn ontwikkeling blootstelt aan chemicaliën.

De onderzoekers hebben dat uitgeprobeerd met 240 kweekjes en 60 stoffen, waarvan er 34 bekend stonden als giftig (denk aan arseen, cadmium en bepaalde medicijnen) terwijl de rest onschadelijk zou moeten zijn. Met de oogst aan RNA-data werd een lerend algoritme gevoed, dat daarna uit RNA-data van nog niet eerder geteste stoffen zou moeten kunnen afleiden of er sprake is van neurotoxiciteit.

Het lijkt te werken: van 10 stoffen die niet in de eerste set zaten, werden er 9 correct aangemerkt als wel of niet toxisch. De tiende, oliezuur, werd als toxisch aangewezen terwijl het dat beslist niet is. Maar dat verbaast de onderzoekers niets omdat eerdere proeven met ratten suggereren dat oliezuur wel degelijk een bijzondere rol speelt bij de hersenontwikkeling.

Om dierproeven daadwerkelijk door de combinatie van celkweekjes en algoritme te kunnen vervangen, zullen intussen nog heel wat aanvullende tests nodig zijn.

bron: University of Wisconsin-Madison