geneeskunde

Muizen kunnen nu met kunstmatige eierstokken zwanger worden. Bron: NIH, VS

Eierstok 3D-geprint

Voor het eerst zijn biologen er in geslaagd om een 3D geprinte eierstok in muizen eicellen te laten produceren. Kunnen nu ook oudere vrouwen in de toekomst hun menopauze voorkomen en kinderen blijven krijgen?

Grote doorbraak voor de gezondheid van vrouwen
Onderzoekers van de Amerikaanse Northwestern University zijn er in geslaagd om muizenwijfjes zonder eierstokken levende jongen te laten baren door middel van geïmplanteerde, 3D-geprinte eierstokken.

Ongeveer tien procent van alle vrouwen is hun hele leven onvruchtbaar. Alle vrouwen komen uiteindelijk in de menopauze, een levensfase waarin de eierstokken door hun voorraad eicellen heen raken. Als gevolg stoppen vrouwen met menstrueren en krijgen ze overgangsklachten, zoals de beruchte opvliegers. Kortom: er is best veel vraag naar deze technologie, want bijna alle onvruchtbare vrouwen willen kinderen krijgen en maar weinig vrouwen begroeten de menopauze met vreugde.

Gelatine met eicellen
De onderzoekers gebruikten een biotechnologische 3D-printer om een ondersteunende structuur van gelatine te bouwen. Gelatine is bekend uit de keuken en bestaat uit het dierlijke eiwit collageen. De structuur van de kunstmatige eierstok werd zo nauwkeurig mogelijk afgeleid van die van menselijke eierstokken. De eierstok moest stevig genoeg worden om een operatie te overleven en tegelijkertijd ruimte genoeg bieden voor de groei van eicellen, de vorming van bloedvaten en ovulatie. Om dit te bereiken construeerden de onderzoekers kriskrasverbindingen, waardoor de cellen op meerdere platen konden aanhechten. De raamwerken werden ‘ingezaaid’ met follikels uit eierstokken. Dit zijn de ronde structuren met elk een eicel in het midden, die omringd worden door ondersteunende, hormonen producerende cellen. Bekend van de biologieles op school. Om de gekweekte eierstokken te testen, verwijderden de onderzoekers de eierstokken van muizen en vervingen ze door de gekweekte exemplaren. Na de operatie begonnen de muizen te ovuleren, baarden gezonde jongen en waren in staat ze te zogen. Ook de hormonale cyclus werd hersteld. Dit is goed nieuws voor vrouwen zonder goed functionerende eierstokken. Deze krijgen namelijk op latere leeftijd problemen met botontkalking en aderverkalking, ongeveer wat met ‘normale’ vrouwen na de menopauze gebeurt.

Muizen kunnen nu met kunstmatige eierstokken zwanger worden. Bron: NIH, VS
Muizen kunnen nu met kunstmatige eierstokken zwanger worden. Bron: NIH, VS

In de muizen stimuleerde de steigerstructuur de groei van bloedvaten, zonder dat extra substanties nodig waren om deze op te wekken. Hierbij moet wel de kanttekening worden gemaakt dat muizen, en hun eierstokken, duizend keer kleiner zijn dan mensen, dus dat voor menselijke eierstokken vermoedelijk wel de nodige kunstgrepen nodig zijn. Er zijn eerder wel al bemoedigende resultaten bereikt bij het produceren van follikels bij muizen en mensen. Deze eicellen rijpten in alginaat (agar), wat wisselvallige effecten had [2]. Het lichaamseigen collageen blijkt dus betere effecten te geven.

Bronnen
1. Engineered ovary implant restores fertility in mice, Endocrine Society proceedings, 2016
2. S. Xiao et al.,  In vitro follicle growth supports human oocyte meiotic maturation, Nature, 2015

Zwarte Dood

Video: wat als er geen Zwarte Dood was geweest?

Een van de belangrijkste gebeurtenissen in de Middeleeuwen was de Zwarte Dood, een verwoestende pandemie van builenpest. Meer dan de helft van de Europese bevolking kwam op verschrikkelijke wijze om. Hoe was de geschiedenis gelopen als de Zwarte Dood nooit op was getreden?

Zwarte Dood dokter
Tijdens de Zwarte Dood epidemie probeerden artsen met dit soort kostuums te voorkomen dat ze besmet werden door de pest.

Zwarte Dood in de toekomst?
In de middeleeuwen was wassen in Europa een vies woord. Ook de steden, waar het straatvuil en ontlasting op de straten lagen, waren letterlijk poelen des verderfs. Geen wonder dat de Zwarte Dood, waarvan nu bekend is dat de veroorzaker een variant van de pestbacterie Yersinia pestis is[1], als een bosbrand om zich heen greep. Nu zijn er meer mensen dan ooit, die dichter opeengepakt leven dan ooit. Gelukkig zijn onze hygiënenormen stukken hoger dan in de Middeleeuwen. De pestbacterie, die overgebracht wordt door vlooien op ratten, heeft daardoor weinig kansen meer. Een ziekteverwekker die geen moeite heeft hiermee, denk bijvoorbeeld aan een gemuteerd verkoudheidsvirus, zou de tijden van de Zwarte Dood -of zelfs nog erger – kunnen laten herleven. Door intercontinentale vliegverbindingen zou de ziekteverwekker zich in enkele dagen over de hele wereld kunnen verspreiden.

Gelukkig is er ook een oplossing. Met DNA sampling is het DNA van dit organisme snel op te sporen en de wereld over te sturen, zodat de gevolgen van een pandemie binnen de perken zijn te houden.

Bronnen
1. S. Haensch et al., Distinct clones of Yersinia pestis caused the Black Death, PLOS Pathogens, 2010

Het verspreidingsgebied van de mug Aedes egypti, die het zikavirus overbrengt. Dit is de maximale potentiële verspreiding van deze ziekte. Bron: Wikimedia Commons

Zika-virus vooral bedreiging voor aantal toekomstige werkenden

Het zikavirus heeft de laatste paar maanden tot veel paniek geleid. Het virus is voor volwassenen redelijk onschuldig, , maar heeft de vervelende eigenschap om foetussen van geïnfecteerde zwangere vrouwen aan te tasten. Er bestaat daarom een grote kans dat de baby aan microcefalie leidt, een abnormaal kleine schedel, wat doorgaans leidt tot zwakzinnigheid.

Het aantal besmettingen met het zikavirus is niet erg groot. Met enkele tienduizenden wereldwijd staat het in geen verhouding tot bijvoorbeeld HIV (tientallen miljoenen), tuberculose of malaria (honderden miljoenen). De voornaamste impact van het zikavirus ligt op het verminderde aantal zwangerschappen. Veel vrouwen in de getroffen gebieden (voornamelijk Latijns Amerika en Afrika) stellen hun zwangerschap enkele jaren uit, om te voorkomen dat ze een misvormd kind ter wereld brengen.

De effecten hiervan worden later merkbaar. Van uitstel komt vaak afstel. Hoe minder kinderen er worden geboren, hoe minder werkenden er over twintig jaar zijn. Ouderen beheersen hun vak doorgaans erg goed, maar zijn niet zo flexibel als jongeren als het gaat om het aanleren van nieuwe vaardigheden en kennis. En juist dit is van zeer groot belang in de vroeg-eenentwintigste eeuw, waarin steeds meer nieuwe technieken opduiken en de ene bedrijfstak na de andere totaal op hun kop zetten.

Het verspreidingsgebied van de mug Aedes egypti, die het zikavirus overbrengt. Dit is de maximale potentiële verspreiding van deze ziekte. Bron: Wikimedia Commons
Het verspreidingsgebied van de mug Aedes egypti, die het zikavirus overbrengt. Dit is de maximale potentiële verspreiding van deze ziekte. Bron: Wikimedia Commons

 

Een kankercel omringd door rode bloedlichaampjes. Bron [2]

‘Toevallig universeel geneesmiddel tegen kanker ontdekt’

Een groep Denen en Canadezen stuitte op iets heel verrassends toen ze een nieuw anti-malariamiddel voor zwangere vrouwen aan het testen waren. Het vaccin bleek namelijk niet alleen malaria, maar ook meer dan negentig procent van de geteste kankers eveneens uit te schakelen.

De ontdekking
Malariaonderzoeker Ali Salanti van de universiteit van Kopenhagen deed een spectaculaire ontdekking. De verbinding oncofetaal chondroitinesulfaat, waarvan al langer bekend is dat deze in placentacellen voorkomt (en tot snelle groei leidt), komt ook voor in kankergezwellen. De placenta (moederkoek) wordt door de zich ontwikkelde foetus gevormd om voedingsstoffen uit de bloedsomloop van de moeder te onttrekken en afvalstoffen te lozen. De placenta moet zeer snel groeien, vandaar dat de foetus deze verbinding aanmaakt. Dit is ook de reden dat de verbinding in kankergezwellen voorkomt. Na deze ontdekking seinde Salanti zijn studiegenoot Mads Daugaard, nu kankeronderzoeker, in. Dit leidde tot het onderzoek naar kanker.

Een kankercel omringd door rode bloedlichaampjes. Bron [2]
Een kankercel omringd door rode bloedlichaampjes. Bron [2]
Hoe werkt het middel?
Het middel bestaat uit twee componenten. De eerste component hecht zich een een bepaalde koolhydraat, oncofetaal chondroitinesulfaat, die alleen in cellen van de placenta (en, naar de groep nu ontdekt heeft, dus ook in kankercellen) voorkomt. Heeft de component zich gehecht, dan komt de tweede component vrij. Dit is een gifmolecuul, dat de cel doodt. Chemotherapie doet niets anders, maar dit medicijn richt zich specifiek alleen op cellen met de koolhydraatverbinding in het celmembraan. Dat betekent dat de patiënt niet of nauwelijks te lijden heeft van de ernstige vergiftigingsverschijnselen die chemotherapie met zich meebrengt.

Malariaparasieten hechten zich graag aan placentaweefsel, en maken een speciaal eiwit, dat zich aan dit koolhydraat verbindt. De onderzoekers maakten dit eiwit na, en koppelden er het gifmolecuul aan.

Waarin is het middel getest?
Het middel is zowel in vitro, in petrischaaltjes, als in muizen waarin de menselijke kankergezwellen zijn geïmplanteerd, getest. Zowel in vitro als in de proefdieren bleek het middel meer dan negentig procent van de tumoren uit te schakelen. Het middel bleek de overleving drastisch te vergroten: van de zes behandelde muizen waren na drie injecties nog vijf in leven. Van de controlegroep overleefde geen een.

Zijn er nadelen aan het middel?
Het duidelijkste nadeel is vanzelfsprekend dat zwangere vrouwen het middel niet kunnen gebruiken. Dit zou een spontane abortus opwekken. Dit geldt overigens ook voor klassieke chemotherapie. Het middel is in de huidige vorm alleen getest op in vitro gekweekte tumoren en in muizen. De onderzoekers schatten dat het in het meest optimistische geval zeker vier jaar duurt voor klinische proeven op mensen beginnen.

Wat is de stand van zaken?
In 2019 zijn klinische proeven begonnen [3]. Vooralsnog alleen bij vrouwen met malaria om hun toekomstige foetus te beschermen tegen de malariaparasiet. Is het vaccin eenmaal veilig bevonden, dan zou het ook als middel tegen kanker kunnen worden getest. Een langduirige toelatingsprocedure is dan immers niet meer nodig omdat het een bestaand geneesmiddel is.

Bronnen
1. A. Salanti et al., Targeting Human Cancer by a Glycosaminoglycan Binding Malaria Protein, Cancer Cell, 2015
2. Malaria vaccine provides hope for a general cure for cancer, Copenhagen University News, 2015
3. B. Mordmüller et al., First-in-human, Randomized, Double-blind Clinical Trial of Differentially Adjuvanted PAMVAC, A Vaccine Candidate to Prevent Pregnancy-associated Malaria, Clinical Infectious Diseases, Volume 69, Issue 9, 1 November 2019, Pages 1509–1516, https://doi.org/10.1093/cid/ciy1140

De aap, waarbij de transplantatie is uitgevoerd.

Hoofdtransplantatie op aap gelukt, volgt de mens?

Voor het eerst in de geschiedenis is het gelukt het hoofd van een nauw aan de mens verwant dier te transplanteren. Over enkele jaren kunnen ook mensen een hoofdtransplantatie ondergaan. Is de verwachting.

De chirurg Sergio Canavero claimt dat het zijn team gelukt is, het hoofd van een aap aan het lichaam van een andere aap van dezelfde soort vast te maken [1]. Dit is zijn Chinese teamgenoot Xiaoping Ren al enkele maanden eerder gelukt met muizen. Al leefden deze dan niet langer dan enkele minuten[2]. Het is dus de vraag, of de aap langer in leven blijft.

Het monster van Frankenstein, als gespeeld door Boris Karloff. Met een hoofdtransplantatie en wat elektrische schokken kwam dit monster tot leven in de gelijknamige roman.
Het monster van Frankenstein, als gespeeld door Boris Karloff. Met een hoofdtransplantatie en wat elektrische schokken kwam dit monster tot leven. In de gelijknamige roman. Bron: Wikipedia, lemma Frankenstein

Technische uitdagingen voor de hoofdtransplantatie

Er zijn drie uitdagingen bij deze omstreden procedure. De hersenen zijn een zeer gevoelig orgaan. En moeten in leven worden gehouden. Ook moet de chirurg de belangrijkste bloedvaten aan elkaar hechten. Maar het moeilijkste is het herstellen van de zenuwbanen. Deze verbinden het hoofd met de rest van het lichaam.

Het herstellen van de bloedvaten is iets, dat chirurgen heel vaak doen. Veel moeilijker is het om de hersenen in leven te houden. De methode die Ren en Canavero gebruiken, is in de jaren zeventig in de VS ontwikkeld. Deze komt neer op het afkoelen van het hoofd tot 15 graden. Daardoor daalt het gebruik van zuurstof met factor tien. En is er meer tijd om de operatie te verrichten.

Het lastigste is om de zenuwen te herstellen. Zenuwen zijn uiterst teer. Een dierlijk celmembraan bestaat namelijk uit een dubbele laag fosfolipiden. Dat zijn speciale vetmoleculen. De laagjes fosfolipiden zijn teer. De uiteinden van zenuwcellen, dendrieten en axonen, moeten dus voor een belangrijk deel intact blijven om ze in elkaar te kunnen laten grijpen. Dit is het team bij muizen gelukt, door de stof poly-ethyleenglycol te gebruiken. Hierdoor blijven de zenuwuiteinden beter gespaard. Bij de aap heeft het team niet geprobeerd de einden aan te sluiten.

Operatie op mens eind 2017 afgesteld

De Russische informaticus Valery Spiridonov lijdt aan de ongeneeslijke spierziekte van Werdnig-Hoffmann. Bij deze spierziekte met een genetische oorzaak teert het spierweefsel langzaam weg. Uiteindelijk zal hij in een rolstoel belanden. Alleen een wonder kan zijn leven nog redden. Hij besloot daarom zich aan te melden als proefkonijn voor de riskante transplantatie. Het team plande om hem onder het mes te hebben einde 2017. Ondertussen is Spiridonov van mening veranderd. Hij, ondertussen inderdaad in een rolstoel, heeft nu een nieuw gezin met een liefhebster van mannen in een rolstoel[3]. Althans, dat beweert hij.

Ren en Canavero beweren ondertussen met succes hoofden van honden en apen te hebben getransplanteerd. Na de transplantatie konden de dieren lopen. Dat zou betekenen, dat de zenuwen met redelijk groot succes aan elkaar gehecht zijn. [4]. Canavero denkt dat rond 2030 hoofdtransplantaties veilig kunnen.

Toekomstige ontwikkelingen

Als de techniek om zenuwen op elkaar aan te sluiten vervolmaakt wordt, worden ook hoofdtransplantaties op eventuele gekweekte lichamen mogelijk.  Ook kunnen artsen in een wat verdere toekomst, robotlichamen met life support onder een mensenhoofd plaatsen.

Bronnen
1. Head transplant carried out on monkey, claims maverick surgeon, New Scientist, 2016
2. Chinese surgeon who has performed 1,000 head transplants on mice wants to create the first head-transplanted monkey that can live ‘at least for a little while’, Independent, 2015
3. Disabled man changes mind about head transplant, New York Post, 2019
4. Head transplant breakthrough claimed: doctors Ren Xiaoping and Sergio Canavero say they repaired fully severed spinal cords in animals, SMCP.com, 2019

Fontein van de eeuwige jeugd. Komt deze binnen bereik van gewone sterfelingen? Bron: Wikimedia Commons (Lucas Cranach)

Superrijken kopen onsterfelijkheidsbehandelingen

Gezondheid kan je niet kopen, zegt een oud spreekwoord. Nu het moment dat de eerste echt effectieve anti-verouderingsmedicijnen op de markt komen, steeds dichterbij komt, denken superrijken daar steeds vaker anders over, en worden klant bij anti-verouderingsklinieken als Viavi.

Veroudering als ziekte
Technisch gesproken is veroudering een complexe ziekte, waaraan je uiteindelijk dood gaat. Waar je je als jongere onsterfelijk waant, begint het afbraakproces in feite al. Steeds meer onderdelen gaan haperen, waardoor op een gegeven moment het lichaam niet meer functioneert. Er zijn enkele ziekten bekend, zoals progeria, waarbij de patiënten al op jonge leeftijd verouderen. In het geval van progeria door een foutieve variant van het eiwit LMNA.  Dit eiwit vormt het skelet van de  schil om de celkern en is extreem belangrijk (zo belangrijk zelfs, dat het eiwit nauwelijks gewijzigd is in de evolutie). Kortom: veroudering moet iets te maken hebben met een haperende communicatie tussen celkern en de rest van de cel, in het bijzonder de mitochondriën. Inderdaad wijst eerder onderzoek hier op.

Onsterfelijkheidsklinieken Viavi en Omniya
Dit bracht enkele ondernemende onderzoekers op het idee, om deze methoden te bundelen in een behandelplan. Zij stichtten klinieken in Londen, waar superrijken, royals uit onder meer Jordanië en anderen die zich de prijzige behandeling kunnen veroorloven, zich kunnen laten behandelen. De bekendste zijn Viavi en de meer op schoonheidsbehandeling gerichte kliniek Omniya.

Fontein van de eeuwige  jeugd. Komt deze binnen bereik van gewone sterfelingen? Bron: Wikimedia Commons (Lucas Cranach)
Fontein van de eeuwige jeugd. Komt deze binnen bereik van gewone sterfelingen? Bron: Wikimedia Commons (Lucas Cranach)

Telomeren verlengen
Ons DNA is opgeslagen in 46 chromosomen, lange ketens DNA. Op deze chromosomen zit een ‘beschermkap’, het telomeer. Onze cellen delen zich om de zoveel tijd,  bijvoorbeeld bij groei of wondgenezing. Hierbij wordt het telomeer steeds een stukje korter. Als het telomeer gedegenereerd is, stopt de celdeling. Onze cellen kunnen zich dan niet meer vernieuwen en de dood is een kwestie van tijd. Dit mechanisme beschermt ons tegen kanker: alleen de fractie van de kankercellen die de telomeerafbraak onklaar kunnen maken, kunnen een ‘succesvol’ gezwel vormen. De (gepatenteerde en peperdure) stof TA-65, wetenschappelijke naam: cycloastragenol, kan telomeerafbraak omkeren. Bij fruitvliegen en muizen leidde dit tot een langere levensduur. Andere studies wijzen dan weer op een hoger kankerrisico. Kortom: dit moet je alleen gebruiken als uit testen blijkt dat je telomeren al aan het rafelen zijn, omdat je anders je langere leven wel eens onnodig zou kunnen doorbrengen in een kankerkliniek. TA-65 maakt deel uit van de behandelingen van Viavi, naar ik aanneem na een telomeertest.

Menselijk groeihormoon
HGH, menselijk groeihormoon, wordt door ons lichaam nog volop aangemaakt rondom onze twintigste. We voelen ons dan vol energie. De HGH-aanmaak begint te haperen rond de middelbare leeftijd. HGH stimuleert de groei, maar ook de activiteit van de mitochondriën, waardoor je meer energie krijgt. Ook HGH is niet zonder risico’s, zoals een grotere kans op diabetes. Aan de andere kant: veel mensen gebruiken het al en hebben er naar eigen zeggen baat bij. In Viavi en Omniya wordt dit hormoon als een tekort wordt vastgesteld, toegediend. Als het lichaam onvoldoende groeihormoon aanmaakt, ligt dit vaak aan gebrek aan vitamines of mineralen.

Elitair?
Op het eerste gezicht lijkt een hard moreel oordeel op zijn plaats. Mensen die het in het leven al bijzonder getroffen hebben, kunnen op deze manier ook een goede gezondheid ‘kopen’. Aan de andere kant: het is een uitermate duur en bureaucratisch proces om nieuwe medicijnen toegelaten te krijgen. Experimentele anti-veroudering medicijnen worden vaak niet eens in overweging genomen omdat veroudering niet erkend is als ziekte. Deze extreem rijke individuen dienen als proefkonijn en maken experimentele medicijnen acceptabel. Daardoor komen instanties als de Amerikaanse FDA onder druk te staan deze medicijnen ook voor minder vermogenden toe te laten. Als deze doorgewinterde egoïsten langer denken te kunnen leven, zullen ze hemel en aarde bewegen omdat voor elkaar te krijgen. Dat zou voor de gewone bevolking wel eens positief kunnen uitpakken. Wel zal de patentenuitmelkerij dan drastisch ingesnoeid moeten worden. Wat denkt u als lezer?

De hippocampus, zoals getekend door de negentiende-eeuwse bioloog Golgi. Bron: Wikimedia Commons.

Experimenten op mensen met geheugenchip begonnen

Na geslaagde experimenten op muizen en apen, experimenteert de universiteit van Zuid Californië UCLA nu op mensen met een chip, die herinneringen vastlegt.

Geheugenproblemen
Honderden miljoenen mensen lijden aan geheugenproblemen. Ook voor mensen met een ‘normaal’ geheugen, zou een hardware uitbreiding die herinneren makkelijker maakt, zeer welkom zijn. Om maar niet te spreken van de mogelijkheden om herinneringen in de cloud of in een flash memory op te slaan. Je zou zo in een fractie van een seconde een nieuwe taal kunnen leren, of een ander vak. Kortom: best belangrijk.

Memory access
DARPA, het onderzoeksinstituut van het Amerikaanse leger (op zich reden om extra goed op te letten), betaalt Theodore Berger, een gepromoveerd biomedisch ingenieur aan UCLA, om baanbrekend onderzoek te doen naar de mogelijkheden om herinneringen in te lezen en vast te leggen. Kortom: read en write-access tot ons geheugen.

Hippocampus
Dit is op het eerste gezicht extreem lastig. Onze hersenen zijn radicaal anders van structuur dan de Neumann-architectuur gebaseerde computers van nu. In ons brein zit geen processor, maar rond de honderd miljard neuronen, hersencellen die onderling verbonden zijn met dendrieten (de input) en een axon (de outputkabel). Toch lijkt het Berger nu gelukt te zijn, dit na 35 jaar noeste arbeid. Hiervoor kraakte hij de code van de ‘microcontroller’ van het brein dat korte-termijn herinneringen naar het lange-termijn geheugen overplaatst: de hippocampus. Deze ligt diep onder de hersenschors, tegen het limbische systeem aan.

De hippocampus, zoals getekend door de negentiende-eeuwse bioloog Golgi. Bron: Wikimedia Commons.
De hippocampus, zoals getekend door de negentiende-eeuwse bioloog Golgi. Bron: Wikimedia Commons.

De hippocampus krijgt in het gebied CA3 prikkels binnen, die in de hippocampus worden bewerkt en via het gebied CA1 worden verstuurd naar de geheugenopslag: de cortex (hersenschors).

Als je in staat zou zijn de functie van de hippocampus te kraken, zou je naar believen dingen kunnen onthouden, uiteraard met de beperkingen van de (vrij langzame) biologische hardware van het brein.

Herinnering opgeslagen op chip
Dit laatste heeft Berger nu voor elkaar gekregen. Hiervoor ging hij uit van de stelling, dat herinneringen bestaan uit series elektrische pulsen. Zo communiceren neuronen namelijk met elkaar. Hij stelde ratten bloot aan de bekende hefboom met beloning en luisterde de neuronen van hun hippocampus af. Hij sloeg de CA1-signalen, de output, op in een chip. Vervolgens kreeg het proefdier een middel waardoor de lange-termijn geheugenopslag wordt geremd. De rat wist hierdoor niet meer dat het overhalen van de hendel een beloning betekende. Nadat de opgeslagen reeks prikkels weer door werd gegeven aan gebied CA1, herkreeg de rat de herinnering. Voor het eerst in de geschiedenis is het hierdoor gelukt om een herinnering (bij ratten althans) digitaal op te slaan en weer terug te halen [1]. Hierbij moet je dan wel bedenken dat herinneringen nog een vervolgbewerking ondergaan in de cortex en soms pas na jaren definitief als lange-termijn herinnering worden opgeslagen. Voor het middellange-termijn geheugen werktndere het principe goed.

Apen en mensen
De vervolgstap die het team nam was het opslaan van beelden bij dieren met een ingewikkelder brein: apen. Beelden worden bij apen en dus ook mensen verwerkt in de prefrontale cortex. Ook hier werd gemeten wat het verband was tussen CA3-input en CA1-output. Na enige wiskundige bewerkingen slaagde het team erin om in 80% van de gevallen een juiste voorspelling te doen van hoe de CA1-output er uit zou komen te zien. Met andere woorden: hun apparaat kan de hippocampus bijna geheel vervangen. Wat ook bleek: het team slaagde erin om een uitgeschakelde hippocampus te vervangen en herinneringen vast te leggen. Apen met geheugenstoornissen bleken hiervan genezen te kunnen worden door het implantaat.[2].

Ethische kanten
De volgende stap, in 2014, werd genomen in samenwerking met twaalf menselijke vrijwilligers. Gezien de gevaren van hersenoperaties kozen de onderzoekers voor epilepsiepatiënten, die al over elektroden in het brein beschikken. Epilepsie wordt gekenmerkt door ongecontroleerde explosies van vurende neuronen. Bij de groep vrijwilligers tastte de ziekte hun hippocampus aan. Ook hier werd dezelfde strategie toegepast. Over de voorlopige resultaten doet de groep geen mededelingen, maar er lijkt sprake te zijn van een positief resultaat wat betreft het vormen van herinneringen[3]. Dit zou erg groot nieuws zijn. Dan zijn we namelijk op de goede weg wat betreft het behandelen van ziekten als Alzheimer en andere geheugenstoornissen. Er is ook een keerzijde aan deze techniek. Hiermee kan je namelijk valse herinneringen implanteren. Gelukkig lijkt Berger dit zeer goed te beseffen[4] en kiest daarom bewust voor een prothese die alleen de patiënt helpt herinneringen beter op te slaan. Niet om door iemand anders herinneringen naar keuze te implanteren. In Bergers woorden, “I mean, that has a creep factor of about, on a scale from 1-10 it’s about a 12.”. Enter Manchurian Candidate e.d.

Bronnen
1. Berger TW, Hampson RE, Song D, Goonawardena A, Marmarelis VZ, Deadwyler SA. A cortical neural prosthesis for restoring and enhancing memory. Journal of neural engineering. 2011;8(4):046017. doi:10.1088/1741-2560/8/4/046017.
2. Hampson RE, Gerhardt GA, Marmarelis V, Song D, Opris I, Santos L, Berger TW, Deadwyler SA., Facilitation and restoration of cognitive function in primate prefrontal cortex by a neuroprosthesis that utilizes minicolumn-specific neural firing.J Neural Eng. 2012 Oct;9(5):056012. Epub 2012 Sep 13.
3. Brain implant could help people with memory loss, Alzheimer News, 2015
4. Lezing Theodore Berger op Global Future 2045 Congress, 2015

Nanorobots zijn het meest veelbelovend in de geneeskunde, maar in principe kan je met voldoend krachtige nanorobots die zichzelf kunnen vermenigvuldigen, de hele wereld verbouwen.

Nanorobots rukken steeds verder op

Robots zijn hot tegenwoordig. Wat stiller is het rond de grote hype van enkele jaren geleden: nanotechnologie. Schijn bedriegt echter. Hoe zit het met nanorobots?

Machines zo groot als bacteriën kunnen heel erg veel tot stand brengen. Ze kunnen zich bijvoorbeeld door bloedbanen wurmen op zoek naar zieke cellen of ziekteverwekkers. Ze kunnen ook zeer kleine structuren bouwen. Denk aan een leger robotmieren, dat bijvoorbeeld een huis bouwt, of een weg aanlegt. Deze machines zijn er op dit moment nog maar mondjesmaat, maar de ontwikkelingen gaan in een snel tempo door.

De mogelijkheden zijn in theorie enorm en beschreven in Eric K. Drexlers meesterwerk Engines of Creation, dat hij gratis ter beschikking heeft gesteld aan de mensheid. Engines of Creation is hier op Visionair te downloaden.

Nanorobots zijn  het meest veelbelovend in de geneeskunde, maar in principe kan je met voldoend krachtige nanorobots die zichzelf kunnen vermenigvuldigen,  de hele wereld verbouwen.
Nanorobots zijn het meest veelbelovend in de geneeskunde, maar in principe kan je met voldoend krachtige nanorobots die zichzelf kunnen vermenigvuldigen, de hele wereld verbouwen.

Deze tattoo is programmeerbaar. Een tatoeage wordt een computerscherm, dat je altijd met je meedraagt.

Tattoo wordt programmeerbare tatoeage

Eindelijk programmeerbare tattoo’s, zou betekenen dat een tatoeage een smartphone-scherm kan vervangen. Dit zou wel eens erg groot kunnen worden.

Deze tattoo is programmeerbaar. Een tatoeage wordt een computerscherm, dat je altijd met je meedraagt.
Deze tattoo is programmeerbaar. Een tatoeage wordt een computerscherm, dat je altijd met je meedraagt.

De tattoo’s werken op hetzelfde principe als een e-book: met e-ink. Geladen gekleurde bolletjes hebben een zwarte en een ‘onzichtbare’  helft. De bolletjes worden daardoor onzichtbaar als het elektrische veld, waar de bolletjes in zijn geplaatst, omgedraaid wordt. De bolletjes worden bestuurd met een implantaat, dat zichzelf oplaadt door lichaamsbewegingen. Daarmee verandert je onderarm in een beeldscherm. Er kunnen zelfs animaties afgespeeld worden.

Je kan binnen enkele seconden een nieuwe tattoo instellen. Wil je je tatoeage onzichtbaar maken, bijvoorbeeld omdat je een belangrijke bespreking hebt of bij je schoonfamilie op bezoek gaat? Geen punt, ook dat kan. Het implantaat, en daarmee de tatoeage is te bedienen met een Bluetooth interface via een app op een smartphone.

Het implantaat met de tatoeage inkt is door een tattoo-artiest met BIG-registratie om implantaten aan te brengen, te installeren. Google heeft ook al een patent op programmeerbare tattoo’s aangevraagd. Overigens is dit patent kansloos, dit idee komt uit een sf-verhaal van John Varley uit 1984.

Wilt u er ook een? Helaas: dit is een 1 april grap van Emergence Active, geinspireerd door de grapjurken van ThinkGeek een paar jaar eerder. Maar wie weet komt dit idee er toch? Het idee zou prima kunnen werken.

Meer informatie
Emerge Interactive (website)

Zo vermenigvuldigen virussen zich. Bron: Oxford University

Lichaam gebruikt virussen als Trojaanse paarden

Lichaamscellen die aangevallen worden door een virus, markeren virussen met een speciaal eiwit. Daardoor gaan afweercellen ze analyseren en antistoffen vormen. Kunnen we hiermee sneller vaccins tegen dodelijke virussen ontwikkelen?

Getagde virusdeeltjes
Het is al bekend, dat wanneer virussen die DNA bevatten of produceren een lichaamscel binnendringen, het ontdekt wordt door een gespecialiseerd enzym, cyclic GMP-AMP synthase (cGAS). Dit produceert een klein signaalmolecuul, cyclic GMP-AMP (cGAMP), dat het alarmsignaal vormt voor andere cellen en het immuunsysteem alarmeert. Nu heeft een onderzoeksteam van de Britse universiteit Oxford ontdekt, dat als sommige virussen zich vermenigvuldigen, cGAMP ingebouwd wordt. Dit betekent dat als ze nieuwe cellen infecteren, cGAMP onmiddelijk een immuunreactie uitlokt.

Zo vermenigvuldigen virussen zich. Bron: Oxford University
Zo vermenigvuldigen virussen zich. Bron: Oxford University

Tag wekt felle immuunreactie tegen virus op
Volgens viroloog Jan Rehwinkel van de MRC Human Immunology Unit, binnen Oxford University’s Radcliffe Department of Medicine, werd dit pas ontdekt toen cellen die cGAS bevatten (gebruikelijk in het lichaam, ongebruikelijk in lab-experimenten, omdat cGAS het experiment in de war stuurt) werden gebruikt voor experimenten. Zonder cGAS namelijk geen cGAMP, en dus kon cGAMP ook niet in virions (virions zijn virusdeeltjes; virus is de term voor de soort, waartoe de virions behoren) ingebouwd worden.[1]

Virions die geproduceerd werden door cGAS-rijke cellen, wekten een veel heftiger immuunrespons op dan virions die in cGAS-loze cellen worden geproduceerd. Hetzelfde effect trad ook op in cellen met ‘normale’  hoeveelheden cGAS.

Het is nog niet duidelijk, of cellen gericht virions taggen met cGAS, of dat het domweg een bijproduct is van de manier waarop virussen zich verspreiden.[2]

Vaccins worden beter
Het onderzoeksteam zoekt nu uit of deze ontdekking kan worden gebruikt om een belangrijke groep vaccins te verbeteren. Zogeheten virale-vector vaccins bevatten genetisch gemanipuleerde virusdeeltjes die zo ontworpen zijn, dat ze een heftige immuunreactie uitlokken tegen de virusziekte in kwestie. Wellicht wordt de immuunreactie nog heftiger als het alarmmolecuul mee wordt verpakt in het vaccin.

Een andere groep, onder leiding van prof. Nicolas Manel van het Institut Curie in Parijs deed een soortgelijke ontdekking. Beide artikelen zullen tegelijkertijd worden gepubliceerd. Een welkom staaltje collegiale sportiviteit dus.

Hoe werkt de complete immuunreactie?
Het molecuul cGAMP bindt aan een stimulator, STING (Stimulator of interferon genes). STING zet de productie van interferon klasse I aan. Interferonen op hun beurt zetten cellen die een rol spelen in het immuunsysteem aan tot actie. Er zijn tientallen soorten interferonen, die elk een eigen type immuunrespons opwekken. Afhankelijk van wat voor type infectie het lichaam tegenkomt, worden specifieke interferonen geproduceerd.

Bronnen
1. Researchers discover immune system’s trojan horse?, University of Oxford (2015)
2. A. Bridgeman et al., Viruses transfer the antiviral second messenger cGAMP between cells, Science, 2015