Hier wächst ein Mini- Gehirn im Reagenzglas

Frankenstein lässt grüßen: Wiener Forschern haben aus Stammzellen menschliche Mini-Gehirne geschaffen. Die Zellkultur eignet sich als 3D-Modell eines menschlichen Gehirns im frühen Entwicklungsstadium. Die Wissenschafter vom Institut für Molekulare Biotechnologie (IMBA) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW) erhoffen sich davon wichtige Einblicke in die frühe Gehirnentwicklung beim Menschen.

Frankenstein lässt grüßen: Wiener Forschern haben aus Stammzellen menschliche Mini-Gehirne geschaffen. Die Zellkultur eignet sich als 3D-Modell eines menschlichen Gehirns im frühen Entwicklungsstadium. Die Wissenschafter vom Institut für Molekulare Biotechnologie (IMBA) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW) erhoffen sich davon wichtige Einblicke in die frühe Gehirnentwicklung beim Menschen.

Den Wissenschaftlern ist es gelungen, die frühen Entwicklungsstadien des menschlichen Gehirns in einem dreidimensionalen Organkultur-Modell nachzubilden. Sie verwendeten dazu sowohl menschliche embryonale Stammzellen (ES) als auch induzierte pluripotente Stammzellen (iPS), die etwa aus menschlichen Hautzellen gewonnen und dann zu einer Art Stammzellen verjüngt werden. Sowohl ES als auch iPS können sich noch zu allen Zellen des menschlichen Körpers entwickeln.

Die Wissenschafter bringen die Stammzellen dazu, sich weiterzuentwickeln und zu differenzieren. Es bilden sich dabei die drei Keimblätter (Endoderm, Mesoderm und Ektoderm). Weil das Gehirn nur aus dem Ektoderm entsteht, werden die Zellen dann in ein Medium eingebracht, in dem sich nur das Ektoderm weiterentwickelt.

Bis zu vier Millimeter große Mini-Gehirne

In einer Nährlösung werden die Zellen anschließend in eine Wachstumskammer gegeben. In diesem Bioreaktor wachsen bis zu vier Millimeter große "Mini-Hirne" heran, von den Wissenschaftern "Organoide" genannt. Und zur Überraschung der Forscher organisieren sich die Zellen exakt so wie im embryonalen Gehirn.

Die Wissenschaftler erhoffen sich durch die Organoide wichtige Einblicke in die frühe Gehirnentwicklung beim Menschen. Auch Erbkrankheiten des Gehirns lassen sich so erstmals an einer menschlichen Organkultur untersuchen, berichten die Forscher in der neuen Ausgabe des Fachjournals "Nature".

Neue Einblicke ins menschliche Gehirn

Bisher waren Gehirne von Mäusen als Modelle für die biotechnische Forschung verwendet worden. In den vergangenen Jahren habe sich allerdings gezeigt, dass sich das menschliche Gehirn sehr anders entwickelt als das einer Maus, erklärte der stellvertretende IMBA-Direktor Jürgen Knoblich. So gibt es etwa bestimmte Vorläuferzellen im menschlichen Gehirn, aus denen die meisten Neuronen in der Großhirnrinde entstehen, bei der Maus so gut wie gar nicht.

In den Mini-Hirnen bilden sich hingegen sogar komplexe Strukturen heraus, etwa sogenannte Signal-Zentren. "In der Organentwicklung spezialisieren sich bestimmte Regionen und schicken dann anderen Regionen Botenstoffe. Dadurch wissen die, wo vorne, hinten, oben und unten ist. Genau das scheint in den Organoiden auch abzulaufen", so Knoblich.

APA/red.