Het oog als een venster op de hersenen
Filosofen beschreven het oog als “een venster op de ziel” lang voordat wetenschappers deze uitspraak gebruikten in hun zoektocht naar manieren om de hersenen te bestuderen en hersenziekten vast te stellen. Dat het oog een goed modelorgaan is om de hersenen te bestuderen is niet verwonderlijk als je bedenkt dat het netvlies, achterin het oog, tijdens de vroege ontwikkeling ontstaat uit hersenweefsel en dus een deel is van het centraal zenuwstelsel.
Bovendien verlopen ziekteprocessen, zoals ontstekingsreacties, celdood, litteken- en bloedvatvorming, heel gelijkaardig in het netvlies en de hersenen. Patiënten met hersenaandoeningen zoals multiple sclerose, de ziekte van Alzheimer of Parkinson, hebben bijgevolg ook vaak oogklachten hebben.
De interesse van artsen en wetenschappers voor het oog als modelorgaan wordt bovendien nog versterkt doordat het, in tegenstelling tot de hersenen, relatief makkelijk te onderzoeken is. Het oog is niet omgeven door de schedel, en je kan door de pupil naar binnen turen om het netvlies te bekijken. Bovendien bestaan er verschillende beeldvormingstechnieken met hoge resolutie die toelaten om ziekteprocessen op te volgen en structuren waar te nemen die 10 tot 100 keer kleiner zijn dan wat we in de hersenen kunnen detecteren.
Een ander voordeel voor onderzoekers is dat de opbouw van het oog sterk overeenkomt tussen verschillende diersoorten, waaronder knaagdieren en varkens. Deze combinatie van toegankelijkheid en structurele en functionele overeenkomsten tussen verschillende diersoorten, maakt het mogelijk om niet alleen bij mensen, maar ook bij proefdieren, het oog als een venster op de hersenen te gebruiken.
De muis als modelorganisme
In de onderzoeksgroep Neurale Ontwikkeling en Regeneratie aan de KU Leuven worden de veranderingen in het netvlies van muizen onderzocht die veroorzaakt worden door de ziekte van Parkinson. Traditioneel oogonderzoek was lange tijd gebaseerd op het post mortem – na de dood – ontleden van de weefsels van het oog. Onderzoek in het labo Neurale Ontwikkeling en Regeneratie, daarentegen, is toegespitst op de zogenaamde in vivo technieken, waarvoor levende (slapende of wakkere) dieren gebruikt worden.
Omdat de gehanteerde technieken snel en pijnloos zijn, kunnen ze herhaaldelijk toegepast worden bij hetzelfde proefdier. Aangezien je eenzelfde muis doorheen de tijd en met verschillende technieken kan opvolgen heb je veel minder dieren nodig. Daarom is dit type onderzoek een goed voorbeeld van de verwerking van de drie V’s in wetenschappelijk onderzoek.
Onderzoekers aan Belgische universiteiten moeten die drie V’s naar best vermogen toepassen wanneer ze nieuwe dierproeven plannen. Daarbij moeten ze proberen het aantal proefdieren te verminderen, de proeven te verfijnen om dierenleed tot een minimum te herleiden en, waar mogelijk, proeven met dieren te vervangen door andere methodes.
Enkele in vivo technieken
Een voorbeeld van een in vivo techniek voor de studie van het oog is confocale scanning laser oftalmoscopie. Door met een camera via de pupil naar binnen te kijken, wordt het netvlies in beeld gebracht en kunnen fluorescente kleurstoffen gedetecteerd worden, om bijvoorbeeld zenuwuitlopers, bloedvaten, stervende cellen en ontstekingscellen in beeld te brengen (zie figuur).
Een andere techniek die men kan gebruiken om verschillende neurodegeneratieve ziekten, zoals de ziekte van Parkinson, op te volgen in het oog is optische coherentie tomografie. Deze techniek, die nauw verwant is aan de echografie, is een alternatieve manier om naar de structuur van het oog te kijken en na te gaan of de gelaagde architectuur van het netvlies intact is, of eventueel verdikt of verdund is. Dat laatste wijst erop dat er een neurodegeneratieve aandoening in het spel is. In dat geval kan het verlies van zenuwcellen verder in kaart gebracht worden via elektroretinografie. Door de respons van de netvliescellen op lichtflitsen en -patronen te meten, kunnen we opvolgen hoeveel en welke cellen van het netvlies getroffen zijn.
In de onderzoeksgroep Neurale Ontwikkeling en Regeneratie wordt een combinatie van deze in vivo technieken gebruikt om de ziekte van Parkinson op te sporen en op te volgen. Hiermee willen we het post mortem onderzoek in muizen nog verder reduceren en werken we aan de ontwikkeling van nieuwe, meer verfijnde methoden om de diagnose van de ziekte van Parkinson te stellen.
Van muis naar mens
De bovengenoemde technieken zijn niet enkel toepasbaar bij proefdieren; in de kliniek worden ze al veel langer gebruikt bij patiënten (zie afbeelding). En dat creëert een extra voordeel dat nauwelijks te evenaren valt met klassiek hersenonderzoek: proefdieren en mensen kunnen haast letterlijk op dezelfde manier onderzocht worden. De voorbije jaren kregen we immers verschillende keren teleurstellend nieuws over nieuwe geneesmiddelen voor neurodegeneratieve ziekten, zoals de ziekte van Alzheimer en Parkinson.
Hoewel veelbelovend in proefdieren, bleken verschillende geneesmiddelen weinig effectief bij mensen en werd hun ontwikkeling daarom stopgezet. Niet alle aspecten van deze complexe ziekten kunnen even goed in proefdieren bestudeerd worden. Daarom is het van groot belang dat de stap van preklinisch (proefdier)onderzoek naar klinisch onderzoek zo klein mogelijk wordt gemaakt. Door vergelijkbare technieken en parameters bij zowel proefdieren als proefpersonen te gebruiken, kunnen laboresultaten gemakkelijker vertaald worden naar de kliniek.
In het onderzoek naar nieuwe geneesmiddelen stellen de in vivo technieken ons in staat om met hoge gevoeligheid, snel en precies het effect van de behandeling te evalueren in proefdiermodellen. Met muizen op consultatie bij de oogarts: misschien toch niet zo een gek idee?
–
Lien Veys & Lies De Groef