Wereldwijd lijden ongeveer 1 miljard mensen aan een neurologische aandoening, gaande van hoofdpijn over beroertes en hersenletsels tot ziektes zoals Alzheimer, multiple sclerosis of epilepsie. Bij zo’n 30% is medicatie niet (langer) toereikend om de symptomen te bestrijden en kan diepe hersenstimulatie (DHS) soelaas bieden. Dankzij deze vorm van elektrotherapie kunnen specifieke symptomen – zoals bijvoorbeeld tremor bij de ziekte van Parkinson – worden onderdrukt.
DHS heeft echter zijn tekortkomingen. Sommige patiënten reageren immers niet op de behandeling en/of ervaren bepaalde neveneffecten. Een mogelijke verklaring hiervoor ligt in de minder selectieve aanpak van elektrische stimulatie: de toegediende elektrische pulsen bereiken namelijk niet enkel die specifieke zenuwcellen waarop wordt gemikt, maar verspreiden zich ook over naburig hersenweefsel.
Om meer inzicht te verwerven in deze onbekende werkingsmechanismen van elektrotherapie en om DHS als behandeling te kunnen optimaliseren, verkennen wetenschappers – waaronder doctorandus Nathalie Van Den Berge (iMinds - IBiTech - UGent) – de mogelijkheden van optogenetica. Bij optogenetische stimulatie gebruikt men licht in plaats van elektriciteit voor het aansturen van zenuwcellen die voor dit doel genetisch gemodificeerd werden tot lichtgevoelige cellen – een techniek die in 2010 door het wetenschappelijk blad ‘Nature Methods’ werd uitgeroepen tot ‘Method of the Year’.
Nathalie Van Den Berge is één van de eerste onderzoekers in Europa die de effecten van optogenetische stimulatie in het hele brein wist te visualiseren, in samenwerking met de universiteit van North Carolina (VS). Haar bevindingen openen nieuwe perspectieven voor het onderzoek naar epilepsie en de verbetering van bestaande therapieën.
“Optogenetica laat toe om heel selectief en zeer snel bepaalde neuronen te manipuleren zonder daarbij ongewild andere neuronen die zich in dezelfde regio bevinden te manipuleren. Bovendien kan men door de lichtkeuze de gewenste reactie opwekken: blauw licht activeert neuronen; geel licht inhibeert ze. Met optogenetica zouden we dus verschillende neuronengroepen binnen verschillende hersenaandoeningen kunnen onderzoeken om zo meer vat krijgen op complexe aandoeningen zoals epilepsie,” zegt Nathalie Van den Berghe.
De technologie staat nog in zijn kinderschoenen, maar er wordt op korte tijd grote vooruitgang geboekt. Zo laat de combinatie met functionele mri (fmri) – een krachtige visualisatietechniek die een 4D-beeld maakt van het hele brein – toe om de werking en effecten van optogenetische stimulatie in de volledige hersenen in kaart te brengen. Op basis van dergelijke experimenten kunnen bestaande DHS-therapieën verfijnd en op termijn misschien zelfs vervangen worden.
“Epilepsiepatiënten worden momenteel behandeld met dezelfde DHS-parametersettings als parkinson-patiënten. Optogenetica zou ons kunnen helpen om de parameters specifiek voor epilepsie te verfijnen en om meer te weten te komen over deze complexe aandoening,” besluit ze.
Om meer inzicht te verwerven in deze onbekende werkingsmechanismen van elektrotherapie en om DHS als behandeling te kunnen optimaliseren, verkennen wetenschappers – waaronder doctorandus Nathalie Van Den Berge (iMinds - IBiTech - UGent) – de mogelijkheden van optogenetica. Bij optogenetische stimulatie gebruikt men licht in plaats van elektriciteit voor het aansturen van zenuwcellen die voor dit doel genetisch gemodificeerd werden tot lichtgevoelige cellen – een techniek die in 2010 door het wetenschappelijk blad ‘Nature Methods’ werd uitgeroepen tot ‘Method of the Year’.
Nathalie Van Den Berge is één van de eerste onderzoekers in Europa die de effecten van optogenetische stimulatie in het hele brein wist te visualiseren, in samenwerking met de universiteit van North Carolina (VS). Haar bevindingen openen nieuwe perspectieven voor het onderzoek naar epilepsie en de verbetering van bestaande therapieën.
“Optogenetica laat toe om heel selectief en zeer snel bepaalde neuronen te manipuleren zonder daarbij ongewild andere neuronen die zich in dezelfde regio bevinden te manipuleren. Bovendien kan men door de lichtkeuze de gewenste reactie opwekken: blauw licht activeert neuronen; geel licht inhibeert ze. Met optogenetica zouden we dus verschillende neuronengroepen binnen verschillende hersenaandoeningen kunnen onderzoeken om zo meer vat krijgen op complexe aandoeningen zoals epilepsie,” zegt Nathalie Van den Berghe.
De technologie staat nog in zijn kinderschoenen, maar er wordt op korte tijd grote vooruitgang geboekt. Zo laat de combinatie met functionele mri (fmri) – een krachtige visualisatietechniek die een 4D-beeld maakt van het hele brein – toe om de werking en effecten van optogenetische stimulatie in de volledige hersenen in kaart te brengen. Op basis van dergelijke experimenten kunnen bestaande DHS-therapieën verfijnd en op termijn misschien zelfs vervangen worden.
“Epilepsiepatiënten worden momenteel behandeld met dezelfde DHS-parametersettings als parkinson-patiënten. Optogenetica zou ons kunnen helpen om de parameters specifiek voor epilepsie te verfijnen en om meer te weten te komen over deze complexe aandoening,” besluit ze.
