Hirn aus der Retorte

28. August 2013 23:23; Akt: 28.08.2013 23:24 Print

Forscher kreieren menschliches «Mini-Hirn»

Frankenstein lässt grüssen: Forscher in Wien haben millimetergrosse «Mini-Hirne» aus Stammzellen geschaffen. Noch sind die Organkulturen aber weit von einem echten Gehirn entfernt.

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Das Forscherteam vom Institut für Molekulare Biotechnologie (IMBA) in Wien hat die vier Millimeter grossen Mini-Organe, «Organoid» genannt, aus menschlichen Stammzellen wachsen lassen. Bild: Querschnitt eines vollständigen cerebralen Organoids mit verschiedenen Gehirnregionen. Zellen sind in blau, neuronale Stammzellen in rot und Neuronen in grün dargestellt. Rohstoff für die Mini-Organe waren menschliche embryonale Stammzellen (ES) und induzierte pluripotente Stammzellen (iPS), die etwa aus menschlichen Hautzellen gewonnen und dann zu einer Art Stammzellen verjüngt werden. Bild: Vergrösserte Abbildung eines cerebralen Organoids. Die braun pigmentierte Region zeigt sich entwickelndes Netzhautgewebe. Sowohl ES als auch iPS können sich noch zu allen Zellen des menschlichen Körpers entwickeln. Bild: Vergleichende Darstellung eines cerebralen Organoids (r.) mit dem sich entwickelnden Gehirn einer Maus (l.). Beide Bilder zeigen neuronale Stammzellen in rot und Neuronen in grün. Mit einem speziellen Nährmedium wuchsen die Zellen in einem Bioreaktor zu vier Millimeter grossen Mini-Organen heran. Zur Überraschung der Forscher organisierten sich die Zellen genau gleich wie im embryonalen Gehirn. Bild: Bioreaktor-System zur Kultivierung der Organoide. In den «Mini-Gehirnen» bilden sich auch komplexe Strukturen heraus, wie Signal-Zentren. Ein «Gehirn im Glas» bleibt aber ausser Reichweite: Im Organoid sind z.B. die dem realen menschlichen Gehirn entsprechenden Regionen zufällig verteilt und entsprechen nicht der räumlichen Organisation im Gehirn. Bild: Nahaufnahme des schwimmenden Organoids im Nährmedium. Das Team um Jürgen Knoblich und Madeline Lancaster hofft, die Organkultur könne als 3D-Modell eines menschlichen Gehirns im frühen Entwicklungsstadium dienen. Bild: Madeline Lancaster und Jürgen Knoblich

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Das Gehirn ist wohl das komplexeste Organ, das die Natur hervorgebracht hat. Dennoch ist es Forschern nun gelungen, «Mini-Gehirne» im Labor wachsen zu lassen. Mit einem echten menschlichen Denkorgan hat das Modell aber noch wenig zu tun.

Das Team um Jürgen Knoblich und Madeline Lancaster vom Institut für Molekulare Biotechnologie (IMBA) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften hat die vier Millimeter grossen Mini-Gehirne aus menschlichen Stammzellen geschaffen. Diese Organkultur, so die Forscher, könne als 3D-Modell eines menschlichen Gehirns im frühen Entwicklungsstadium dienen.

Die Wissenschaftler erhoffen sich davon wichtige Einblicke in die frühe Gehirnentwicklung beim Menschen, die anders abläuft als etwa bei Mäusen. Auch Erbkrankheiten des Gehirns liessen sich so erstmals an einer menschlichen Organkultur untersuchen, berichten die Forscher in der neusten Ausgabe des Fachjournals «Nature».

Alleskönnerzellen im Bioreaktor

Rohstoff für die Mini-Organe waren 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.

Mit einem speziellen Nährmedium wuchsen die Zellen in einem Bioreaktor zu vier Millimeter grossen Mini-Organen heran, «Organoide» genannt. Zur Überraschung der Forscher organisierten sich die Zellen genau gleich wie im embryonalen Gehirn. «Die Gehirn-Organoide können die Entstehung von Gehirnstrukturen bis in die neunte Schwangerschaftswoche imitieren», erläuterte Lancaster in einer Mitteilung des IMBA.

So bilden sich in den «Mini-Gehirnen» auch komplexe Strukturen heraus, wie 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», sagte Knoblich.

Auch die Organisation der Grosshirnrinde («Cortex») sei in den Organoiden kaum unterscheidbar von der natürlichen embryonalen Gehirnentwicklung. «Es stellt sich immer mehr heraus, dass menschliche Zellen diese enorme Kapazität haben, sich selber zu organisieren.»

Kein «Gehirn im Glas»

Der renommierte deutsche Stammzellforscher Oliver Brüstle schreibt in einem begleitenden Artikel in «Nature», dass «trotz der überzeugenden Daten» der Wiener Forscher ein «Gehirn im Glas» ausser Reichweite bleibt. Im Organoid seien etwa die verschiedenen, dem realen menschlichen Gehirn entsprechenden Regionen zufällig verteilt und würden nicht der räumlichen Organisation im Gehirn entsprechen.

Dennoch bietet die Organkultur die einmalige Möglichkeit, die Aktivitäten der Nervenzellen und ihre Kommunikation in einer frühen Entwicklungsphase zu studieren, glauben die IMBA-Forscher. Sie haben die Organoide bereits für die Nachbildung von Gehirndefekten genutzt.

Dazu gehören Mikozephalien, bei denen ein deutlich zu kleines Gehirn zur geistigen Behinderung der Betroffenen führt. In Zukunft wollten sie auch andere Krankheiten, die mit einer Entwicklungsstörung des Gehirns zusammenhängen könnten in der Kultur nachbauen und erforschen - etwa Autismus oder Schizophrenie, sagte Knoblich.

(sda)

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Die beliebtesten Leser-Kommentare

  • Tommy am 29.08.2013 00:03 Report Diesen Beitrag melden

    Stammzellenforschung

    Und trotzdem ist die Stammzellenforschung in vielen Ländern (auch bei uns glaube ich) verboten! Wie schwachsinnig ist das denn? Wir verbauen uns da mutwillig ein riesiges medizinisches und wissenschaftliches Potenzial! Und dass der Forscher glaubt, das Gehirn im Glas (oder irgendetwas anderes) sei völlig unerreichbar, ist ziemlich seltsam. Wenn man bedenkt was wir in den letzten Jahrhunderten alles für Dinge erreicht haben, die zuvor als unmöglich galten!

  • Rhiitaler am 29.08.2013 07:01 Report Diesen Beitrag melden

    Gibts schon

    Wieso tun die sowas? Jeder Politiker hat doch so ein Gehirn ... vielleicht nicht so ausgereift.

  • John Becker am 29.08.2013 04:28 via via Mobile Report Diesen Beitrag melden

    Meilenstein

    eine sehr interessante Entwicklung. Koennte durchaus ein Meilenstein in der Medizin sein. Politisch intetessant wird es dann wirklich wenn sie die Gehirne auswachen lassen. theoretisch ist das ja dann eine Person ohne koerper und ohne Schmerzempfinden.

Die neusten Leser-Kommentare

  • Rhiitaler am 29.08.2013 07:01 Report Diesen Beitrag melden

    Gibts schon

    Wieso tun die sowas? Jeder Politiker hat doch so ein Gehirn ... vielleicht nicht so ausgereift.

  • Tina B am 29.08.2013 06:55 via via Mobile Report Diesen Beitrag melden

    Oje

    Zombie lässt grüssen. oje

  • meister am 29.08.2013 06:40 via via Mobile Report Diesen Beitrag melden

    rascheln

    das spielchen wussenschaft geht weiter. dabei gibt es für die grundlegenden fragen nicht mal im ansatz eine logische und damit wissenschaftliche antwort. als "rascheln im wald" bezeichne ich solche aktionen, die sinnlos aber unglaublich kostenintensiv (steuergelder) sind.

    • marcel am 29.08.2013 07:11 Report Diesen Beitrag melden

      Steuergelder?

      wie kommen sie auf Steuergelder? diese Gelder werden von grossen firmen gesponsert und nicht von Steuergeldern ! ausserdem sind genau solche Forschungen nötig. stellen sie sich mal vor man könnte in Zukunft einen neue Netzhaut oder sehnerv verpflanzen und der blinde sieht wieder. oder das Rückenmark / nerven bei gelähmten wieder verbinden und diese menschen könnten wieder laufen.............

    einklappen einklappen
  • Christian S. am 29.08.2013 06:31 Report Diesen Beitrag melden

    Von mir aus können die Forscher fast

    alles nur ein Menschliches Hirn zu züchten es eventuell auswachsen zu lassen mit Persönlichkeit zu laden und Wissen suggerieren das geht völlig zu weit. Dass wäre als würde man mit Absicht Krümpel züchten. Und dann als Computer missbrauchen.

    • eingebildeter Gesunder am 29.08.2013 08:12 via via Mobile Report Diesen Beitrag melden

      Gehirnforschung vorrangig?

      Warum erst Gehirn,welches sehr komplex aufgebaut ist?Es ist sehr verwunderlich ,da tausend Menschen auf ein Organ warten wie Leber und Niere,den Job verlieren und den Sozialstatus und leiden wegen der Krankheit.Betreffend Forschung des Gehirns ist es also wichtiger,als den 1000 Menschen auf der Transplantationsliste kompetent zu helfen?

    einklappen einklappen
  • Hr. Zwiebel am 29.08.2013 06:27 via via Mobile Report Diesen Beitrag melden

    Frankenstein

    Herr knoblauch sieht schon ein bischen aus wie dr. Frankenstein