De Nobelprijs voor Geneeskunde van dit jaar bekroont de optogenetica, een onderzoeksmethode waarmee wetenschappers heel specifieke zenuwcellen kunnen aan- of uitschakelen door licht te gebruiken in een levende hersenen. De techniek speelt een belangrijke rol in het onderzoek naar de werking van het geheugen en naar neurologische aandoeningen zoals de ziekte van Alzheimer.
Een als als start punt
Drie onderzoekers mochten de Nobelprijs in ontvangst nemen: Peter Hegemann, Georg Nagel en Karl Deisseroth, pioniers in de ontwikkeling van de optogenetica.
Het verhaal begint bij de interesse van Hegemann voor een bijzondere eigenschap van een eencellige alg: die kan naar het licht toe zwemmen. De alg heeft geen ogen en geen hersenen. Om het licht te vinden dat ze nodig heeft, maakt ze gebruik van één eiwit, channelrhodopsine. Dat eiwit zet licht rechtstreeks om in een elektrisch signaal.
Deze ontdekking, die Hegemann en Nagel begin jaren 2000 deden, leidde tot verder onderzoek naar dit bijzondere eiwit. De wetenschappers ontdekten dat wanneer ze het eiwit in een cel inbrengen, die cel gevoelig wordt voor licht.
In 2005 bracht Deisseroth het eiwit in gekweekte zenuwcellen. Hij toonde aan dat een blauwe lichtflits een zenuwsignaal kan opwekken in deze aangepaste neuronen.
Twee jaar later gebruikte hij de techniek als een soort lichtschakelaar in de hersenen van proefdieren. Zo konden onderzoekers een kleine groep zenuwcellen gericht activeren of uitschakelen en vervolgens rechtstreeks observeren wat het effect daarvan was op een herinnering, een emotie of gedrag.
Volgens Per Svenningsson, voorzitter van het Nobelcomité, maakt de techniek het mogelijk om de hersenen in kaart te brengen op een manier die vroeger ondenkbaar was. Optogenetica werd al gebruikt om hersencircuits te identificeren die betrokken zijn bij herinneringen, emoties en gedrag die een rol spelen bij neurologische en psychiatrische aandoeningen.
Ook voor de geneeskunde zijn er veelbelovende toepassingen in onderzoek. Zo lopen er studies naar het gebruik van optogenetica om het zicht te herstellen bij mensen met een ernstige visuele beperking.
Link met ziekte van Alzheimer
Geheugenverlies is een van de eerste symptomen van de ziekte van Alzheimer. Om te begrijpen wat er precies gebeurt, moeten onderzoekers weten welke zenuwcellen een herinnering opslaan en waarom die herinnering op een bepaald moment niet meer toegankelijk is. Net daar biedt optogenetica nieuwe mogelijkheden.
Een studie die in 2016 in het wetenschappelijke tijdschrift Nature verscheen, liet bij proefdieren met een vroeg stadium van alzheimer zien dat een herinnering die verloren leek, opnieuw kon worden opgeroepen. De onderzoekers activeerden met licht de zenuwcellen die bij die herinnering betrokken waren.
Door daarnaast de verbindingen tussen deze zenuwcellen te versterken, konden ze het geheugen gedurende minstens zes dagen herstellen.
Nog geen behandeling voor mensen met dementie
Optogenetica vereist vandaag nog dat zenuwcellen genetisch worden aangepast en dat er licht in de hersenen wordt gebracht. Daardoor is de techniek momenteel niet toepasbaar als behandeling bij mensen met de ziekte van Alzheimer.
De belangrijkste waarde van optogenetica ligt voorlopig dan ook in het fundamentele onderzoek. De techniek helpt wetenschappers beter te begrijpen hoe herinneringen ontstaan, waarom ze verloren kunnen gaan en hoe ze soms opnieuw kunnen activeren. Die kennis kan richting geven aan toekomstige behandelingen.
Een beter inzicht in de werking van de hersenen is een van de sleutels in de strijd tegen de ziekte van Alzheimer. Stopalzheimer volgt dit fundamentele onderzoek dan ook op de voet.
