Weizmann Institute of Science: onderzoekers hebben ontdekt hoe moleculen zenuwcellen helpen herstellen

Prof. Michael Fainzilber, links, en Dr. Eitan Erez Zahavi. Foto Weizmann Institute

Slechts enkele weken nadat een Iraanse raketaanval acht laboratoria van het Weizmann Institute of Science verwoestte, zeggen wetenschappers van het instituut honderden moleculen te hebben ontdekt die zenuwcellen helpen herstellen na schade die is veroorzaakt door uiteenlopende aandoeningen zoals verwondingen op het slagveld en chronische ziekten.

Onderzoekers van het laboratorium van prof. Michael Fainzilber op de afdeling moleculaire wetenschappen van het instituut, dat geen schade opliep bij de aanval in juni, ontdekten dat bepaalde RNA-moleculen de regeneratie van beschadigde zenuwcellen op gang kunnen brengen.

Deze moleculen, B2-SINE's genaamd, stimuleren niet alleen de groei van het perifere zenuwstelsel van muizen, maar ook die van het centrale zenuwstelsel, waartoe de hersenen en het ruggenmerg behoren.

"Als je een perifere zenuwbeschadiging hebt opgelopen door een ongeval of een oorlogsdaad, duurt het vele, vele maanden voordat er effectief herstel plaatsvindt", aldus Fainzilber, telefonisch in gesprek met The Times of Israel. "Het verkorten van de hersteltijd zou ook de uitkomst en de kwaliteit van leven van de gewonden verbeteren, waarvan we er helaas de afgelopen twee jaar [van de oorlog] heel veel in dit land hebben gehad."

In zijn laboratorium werkten dr. Eitan Erez Zahavi, dr. Christin A. Albus en dr. Indrek Koppel samen met Fainzilber, evenals dr. Riki Kawaguchi van de Universiteit van Californië in Los Angeles. De studie werd onlangs gepubliceerd in het peer-reviewed tijdschrift Cell .

Fainzilber zei dat het onderzoek twaalf jaar in beslag nam en begon met Albus, destijds een promovendus in het lab, die een idee opperde dat "helemaal fout bleek te zijn."

Boven: Overexpressie van genen uit de B2-SINE-familie in retinale ganglionneuronen leidde tot versnelde groei na letsel. Onder: ganglioncellen na letsel zonder overexpressie van B2-SINE. Foto Weizmann Institute of Science

"Er is een mythe dat wetenschappers net detectives zijn en dat we aanwijzingen volgen zoals Sherlock Holmes," zei hij. "Maar in dit geval vereiste het idee dat we naar een klasse moleculen keken, B2-SINE's, waar mensen in deze context meestal niet naar kijken. Dus verkeerde ideeën leiden je af en toe naar interessante nieuwe richtingen in de wetenschap."

In het menselijk lichaam zijn B2-SINE's sequenties in het DNA-molecuul. Ze produceren geen eiwitten. In plaats daarvan lijken ze groei-instructies van het zenuwcellichaam door te geven aan de lange vezel aan het uiteinde van de cel, het axon.

De onderzoekers waren verrast toen ze ontdekten dat er na één dag van zenuwbeschadiging een piek in B2-SINE's optrad, terwijl de rol hiervan tot dan toe onbekend was.

Met behulp van bioinformatica identificeerde Zahavi 453 B2-SINE-sequenties die regeneratie stimuleerden. De wetenschappers testten deze B2-SINE's vervolgens in hersenneuronen van muizen.

Ze ontdekten dat wanneer deze moleculen in grotere hoeveelheden aanwezig waren, de beschadigde zenuwcellen in het oog en de hersenen sneller teruggroeiden dan normaal.

In motorische cortexneuronen van muizen, links, leidde overexpressie van B2-SINE-familiegenen tot versnelde celregeneratie na letsel. Rechts is een letsel in dezelfde cellen te zien zonder overexpressie van B2-SINE. Foto Weizmann Institute of Science

De onderzoekers wisten echter nog steeds niet hoe deze moleculen groei in gang zetten. In samenwerking met onderzoekers in Californië ontdekten ze dat B2-SINE's een brug helpen bouwen tussen de zogenaamde koeriers die instructies voor de aanmaak van eiwitten overbrengen en de ribosomen, de onderdelen van de cel die deze instructies volgen.

Er zijn nog steeds geen effectieve behandelingen om zenuwen snel te laten herstellen, aldus Fainzilber. De groei die de onderzoekers observeerden, is nog niet voldoende om klinische verlamming aan te pakken, maar "het is zeker significant."

Onderzoekers proberen nu vast te stellen of de menselijke equivalenten van B2-SINE's, ook wel Alu-elementen genoemd, betrokken zijn bij de zenuwregeneratie bij mensen.

Als ze deze kleine moleculen of andere RNA-elementen vinden die de activiteit van B2-SINE's kunnen nabootsen, dan kunnen deze worden ontwikkeld tot medicijnen, aldus Fainzilber.

Naast het verlichten van verwondingen kunnen de moleculen ook helpen bij aandoeningen waarbij mensen gevoelloosheid of pijn ervaren door zenuwbeschadiging. Ze onderzoeken momenteel ook de mogelijke rol van het mechanisme bij het herstel na een beroerte en werken samen met de Universiteit van Tel Aviv, de Hebreeuwse Universiteit en het Sheba Medical Center om de mogelijke rol van B2-SINE bij ALS, een progressieve neurodegeneratieve ziekte, te onderzoeken.

"Neurodegeneratieve aandoeningen treffen miljoenen mensen wereldwijd", zei hij. "Hoewel de weg nog lang is, hoop ik echt dat we ooit ons nieuw ontdekte regeneratiemechanisme kunnen gebruiken om ze te behandelen."

Dr. Christin A. Albus, links, en Dr. Indrek Koppel van het Weizmann Institute of Science. Foto Weizmann Institute of Science

Fainzilber zei dat zijn afdeling nu plaats maakt voor 14 onderzoeksgroepen waarvan de laboratoria bij de aanval zijn verwoest.

"Het is zo belangrijk dat mensen weten dat er nog steeds onderzoek wordt gedaan", zei hij. "We zitten de komende jaren op een capaciteit van ongeveer 180% in ons gebouw."

De steun van andere Israëlische instellingen is “overweldigend.”

"Vrijwel elke universiteit in het land heeft aangeboden te helpen met het gebruik van faciliteiten en apparatuur", zei hij. "Studenten gaan nu naar de Universiteit van Tel Aviv om een gespecialiseerde microscoop te gebruiken om een lopend experiment af te ronden, aangezien dat type microscoop bij de aanval is vernietigd."

Fainzilber zei dat hij ook steunbetuigingen uit het buitenland heeft ontvangen, waaronder aanbiedingen voor ‘fysieke hulp, materiële hulp met apparatuur en hulp bij het huisvesten van mensen in laboratoria in het buitenland’.

De BDS-beweging heeft aan momentum gewonnen in haar pogingen om steun te vergaren voor de boycot van Israëlische instellingen, maar Fainzilber zei dat hij denkt dat "de meeste werkende wetenschappers geen aandacht besteden aan BDS."

"In hun interacties met wetenschappers in Israël willen ze gewoon de wetenschap helpen", zei hij.