Micro-electrode arrays (MEA’s), een petrischaaltje met ingelegde micro-electroden, worden al een tijdje gebruikt om niet invasieve metingen te doen aan neuronale netwerken. Een groep van het Radboudumc in Nijmegen merkte echter op dat er nog geen standaard manier van werken is ontwikkeld voor het analyseren van human induced pluripotente stamcellen (hiPSC’s), en dat zit reproduceerbaarheid in de weg. Daarom zochten ze uit hoe ze een standaardprotocol konden maken voor deze mini-hersentjes, gekweekt uit hiPSC’s.

Het team gebruikte tien gezonde hiPSC’s-cellijnen die door verschillende onderzoekers in de jaren daarvoor op verschillende momenten zijn gekweekt. Daarvan was de ene helft afkomstig van mannen en de andere helft van vrouwen, variërend van leeftijd tussen de 9 en 51 jaar. Ondanks de biologische verschillen in leeftijd, sekse en moment van kweek, ontstond er in elke celcultuur vergelijkbare activiteit in het neuronale netwerk. Wel geven ze in het paper aan dat je op een aantal dingen moet letten (bijvoorbeeld celdichtheid en -clustering) om een zo consistent mogelijke dataset te krijgen.

Ook onderzochten ze neuronale netwerken die genetische afwijkingen bevatten en zodoende het Kleefstra-syndroom of MELAS veroorzaakten. Hetzelfde fenomeen was zichtbaar: de genetisch afwijkende minihersens hadden een vergelijkbare elektrische activiteit (per hersenaandoening), en verschilden daarin duidelijk van de gezonde cellijnen. Daardoor wordt het vermoeden van de onderzoekers gesterkt dat je verschillende neurologische aandoeningen kunt aantonen met MEA’s en hiPSC’s een goed modelsysteem vormen om genotype-fenotype-correlaties als deze te onderzoeken.

Wel plaatsten ze de kanttekening dat de individuele cellijnen variaties vertonen. Hoewel ze niet konden uitsluiten dat het om patiënt-specifieke variaties gaat, vermoeden ze dat het de normale variaties in de bevolking weergeeft. Desalniettemin lijken hun richtlijnen een solide basis te vormen waarop je als hersenonderzoeker kunt bouwen.

Mossink, B. et al. (2021) Stem Cell Reports 14