Künstliche Gehirnzellen - wissenschaft.de
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Bild der Woche

Künstliche Gehirnzellen

Bild: Paola Arlotta laboratory, Harvard University

Als würde man durch ein Kaleidoskop blicken. Doch in dem Bild sind keine bunten Glasstückchen zu sehen, sondern die Zellen eines Gehirn-Organoids – eines künstlichen Organs, das aus menschlichen Zellen im Labor gezüchtet wurde. Forschern ist es nun gelungen, diese Miniatur-Gehirne in ihrer Struktur so zu gestalten, dass sich an ihnen neurologische Krankheiten wie Autismus und Schizophrenie erforschen lassen. Das war bisher mit Hirn-Organoiden nicht möglich.

Die genetischen Ursachen von neurologischen Erkrankungen sind komplex. Um ihnen auf den Grund zu gehen, forschen Wissenschaftler meist an den Gehirnen von Tieren. Doch diese unterscheiden sich teils sehr stark vom Hirn des Menschen. Mit den aus menschlichen Zellen gezüchteten Gehirn-Organoiden ließe sich dieses Problem beheben, doch die Zucht-Organe hatten bisher einen entscheidenden Nachteil: „Wir setzen unser Gehirn zwar unterschiedlich ein, aber jeder von uns verfügt über dieselbe Sammlung von Zellarten und grundlegenden Verknüpfungen“, erklärt Harvard-Genetikerin Paola Arlotta, leitende Autorin der Studie, die in der Fachzeitschrift Nature erschienen ist. Jede Zelle eines künstlichen Gehirns ist jedoch absolut einzigartig. Das heißt: Für Vergleiche zwischen gesunden und genmodifizierten Neuronen sind die Organoid-Zellen unbrauchbar. Sie unterscheiden sich ja auch im gesunden Zustand.

Krankes und gesundes Gewebe im Vergleich

Dieses Problem haben nun Arlotta und ihre Kollegen behoben. Sie haben Gehirn-Organoide entwickelt, die völlig identisch sind und überdies verschiedene Zelltypen des menschlichen Gehirns ausbilden können. Damit lassen sich kranke und gesunde Zellen vergleichen. Im Detail funktioniert das so: Mithilfe der Genschere Crispr lassen die Harvard-Forscher gezielt mutierte Organoid-Zellen heranwachsen, die spezifisch für die Autismus-Störung sind. Anschließend vergleichen sie diese mit einem gesunden Organoid. Zudem untersuchen sie, wie Medikamente auf das Gehirn-Gewebe wirken.

Arlottas Team züchtete Zelltypen, die in der Hirnrinde vorkommen. Dieser Bereich des menschlichen Gehirns ist für die Wahrnehmung, die Sprache und Empfindungen zuständig und spielt damit eine entscheidende Rolle bei neuro-psychiatrischen Krankheiten.

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