Daar komen de cyborgs! Wetenschappers hebben levende dieren genetisch gemodificeerd, zodat de elektrische eigenschappen van specifieke typen zenuwcellen nu anders zijn. De zenuwcellen produceren nu geleidende polymeren op hun oppervlak.
Het onderzoek kan leiden tot allerlei toepassingen, van nieuwe behandelingen voor ziektes zoals epilepsie, tot betere manieren om prothesen te verbinden met zenuwen, zegt scheikundig technoloog Zhenan Bao van de Stanford Universiteit in Californië. ‘Dat zijn absoluut mogelijkheden’, zegt ze.
Keten van kleine moleculen
Op dit moment bestaan elektrische implantaten, zoals die gebruikt worden om de ziekte van Parkinson te behandelen, vaak uit metalen elektrodes die in het brein worden geduwd. Een van de nadelen hiervan is dat we niet in staat zijn om de activiteit van specifieke types zenuwcellen te beïnvloeden.
Bao en haar collega’s maakten genetisch aangepaste celtypes die enzymen produceren op hun oppervlak. De enzymen verbinden kleine moleculen, monomeren, samen tot een keten van moleculen, een polymeer. Zo’n polymeer kan een elektrische geleider zijn, of juist een isolator, afhankelijk van welke monomeren aaneengeschakeld zijn.
Het team voerde dit onderzoek eerst uit op dierlijke en menselijke cellen in een petrischaaltje. Daarna gingen ze een stapje verder, en gebruikten ze structuren die lijken op miniatuurhersenen. Tot slot testten ze hun werk uit op levende rondwormen.
De wormen stelden ze bloot aan de monomeren die de enzymen samenvoegen tot polymeren. In grotere dieren werkt dat niet. Daarbij zouden ze de monomeren moeten injecteren.
Bewegingen
De onderzoekers toonden aan dat deze aanpak ervoor zorgde dat de polymeren de betrokken zenuwcellen bedekten. Dit paste het gedrag van de cellen precies aan zoals ze hadden verwacht. Als ze bijvoorbeeld mikten op de zenuwcellen die bewegingen aansturen, bewogen de rondwormen minder vaak naar voren of maakten ze juist scherpere bochten, afhankelijk van het type polymeer.
De onderzoekers snappen nog niet waarom de aanpassingen deze effecten hebben, zegt Bao. Ze hebben ook nog niet geprobeerd om interactie aan te gaan met de aangepaste zenuwcellen. Maar de resultaten bewijzen dat het principe werkt, zegt ze. ‘Het kostte vele jaren.’
