LUMC gaat meebouwen aan meest gedetailleerde atlas van menselijk brein tot nu toe

Een toonaangevend team van internationale hersenonderzoekers wil de ongeveer 200 miljard cellen in het menselijk brein in kaart brengen volgens hun type en functie. Een project waar zo’n 110 miljoen dollar mee gemoeid is. Het LUMC ontwikkelt technieken voor datavisualisatie om de enorme bak aan complexe data die hieruit voorkomt inzichtelijker te maken. De verwachting is dat deze atlas het onderzoek naar de oorzaken en behandelingen van hersenziektes in een stroomversnelling brengt.

Een giga project, zo noemt hoogleraar Biomedische beeldvorming en Medical Delta hoogleraar Boudewijn Lelieveldt het BRAIN Initiative® Cell Atlas Network (BICAN) programma. “De National Institutes of Health in de Verenigde Staten hebben 500 miljoen dollar beschikbaar gesteld om meer inzicht te krijgen in de verschillende soorten cellen in ons brein”, zegt Lelieveldt. BICAN wordt ook wel gezien als de hersenvariant van het Human Genome Project, een uitzonderlijke wetenschappelijke inspanning dat tot doel had het volledige menselijke genoom in kaart te brengen. Het LUMC is betrokken bij een recent toegekend deelproject van 110 miljoen dollar dat de celtypes en hun functie in de hersenen in kaart wil brengen met de modernste zogenoemde spatial omics technieken.

Stripboek

Lelieveldt en collega’s zijn computerwetenschappers en naar eigen zeggen betrokken bij een klein deel van dit project. Maar dat maakt hun rol niet onbelangrijk. “Je kan je voorstellen dat dit project gigantisch veel data oplevert, het wordt onze taak om deze bak data inzichtelijker te maken," zegt Lelieveldt. “We proberen uit alle data een duidelijke compacte boodschap te destilleren, alsof je het dikste boek ter wereld moet terugbrengen tot een dun fotoboek met de essentie.” Ze gebruiken hiervoor de Cytosplore Viewer software die ze zelf binnen de Medical Delta, en in nauwe samenwerking met dr. Thomas Höllt van de TU Delft, hebben ontwikkeld. Het LUMC en TU Delft werken al langere tijd samen op dit onderzoeksvlak, onder andere binnen het wetenschappelijke programma Medical Delta AI for Computational Life Sciences waarvan Lelieveldt een van Scientific Leaders is.

Hoewel het gehele project wordt geleid door het Allen Institute for Brain Science in de Verenigde Staten, is het BICAN-programma een echte team effort. Onderzoekersgroepen van veel vooraanstaande Amerikaanse universiteiten, zoals Harvard, maar ook Europese en Aziatische universiteiten zijn betrokken. De verwachting is dat over vijf jaar de meest gedetailleerde atlas van het menselijk brein tot nu toe klaar is.

Knijpen

En dan? “Dan zullen er veel puzzelstukjes in elkaar vallen”, zegt Lelieveldt. “Het zal onderzoekers over de hele wereld meer inzicht geven in hoe ons brein nou precies in elkaar zit en wat er ten grondslag ligt aan verschillende hersenziektes zoals Alzheimer. Het zal de ontwikkeling van behandelingen versnellen.” Lelieveldt vindt het een eer om deel uit te mogen maken van dit project. “Ik moet mezelf soms echt even knijpen. Dit zijn extreem dure en complexe experimenten, die voor individuele universiteiten financieel niet haalbaar zijn, dus de mogelijkheden en schaal van het project lijken bijna eindeloos. En het is, voor ons computerwetenschappers, een echte monumentale dataset om aan mee te werken.”

Lees meer over het project op de website van het Allen Institute.