Meine Merkliste
my.bionity.com  
Login  

Neuer Meilenstein: Organoide mit ‚Rückgrat‘

Die nächste Generation der Gehirnmodelle aus dem Labor

02.06.2017

IMBA - Institut für Molekulare Biotechnologie GmbH

Biotechnologisch weiterentwickelte Organoide, sogenannte enCORs, wachsen im Nährmedium entlang einer Struktur winziger Kunststoff- Fasern und sind dem Original in Form und Struktur noch ähnlicher.

Forscher schafften es zum ersten Mal, Gehirn-Organoide im Labor biotechnologisch weiterzuentwickeln. Mit Hilfe spezieller Polymer-Mikrofasern, die eine Art Gerüst für die heranwachsenden Nervenzellen bilden, werden die Gehirnmodelle dem menschlichen Original in Form und Struktur noch ähnlicher. Die neue Methode birgt enormes Potential, um die komplexe Entwicklung des Großhirns, und Fehler, die dabei passieren können, noch besser zu verstehen.

Vor wenigen Jahren schaffte das Forscherteam rund um Jürgen Knoblich am Wiener IMBA, dem Institut für Molekulare Biotechnologie der Österreichischen Akademie der Wissenschaften, einen wichtigen Meilenstein für die Forschung. Erstmals wurden dreidimensionale Gehirnmodelle aus menschlichen Stammzellen in einem Labor gezüchtet. Damit ebneten die Forscher den Weg in eine neue Ära der Modelorganismen. Mit Organoiden kann man die menschliche Organentwicklung präzise studieren, neurologische Krankheiten gezielt erforschen, Medikamente direkt am menschlichen Gewebe testen und somit Tierversuche reduzieren. Seit ihrer Entdeckung konnten nicht nur neue Erkenntnisse über Krankheiten wie Epilepsie, Schizophrenie oder Mikrocephalie gewonnen werden. Das Forschungsteam feilte zudem an neuen Technologien, um die Gehirnentwicklung eines heranwachsenden Embryos noch besser simulieren zu können.

Ein neuer Meilenstein in der Organoid-Technologie

Nun konnte ein neuer wichtiger Meilenstein gesetzt werden. Wie das Fachmagazin Nature Biotechnology in der aktuellen Ausgabe berichtet, schafften es die Wissenschaftler, die Gehirn-Organoide biotechnologisch weiterzuentwickeln. „Wir kombinierten die erstaunliche Fähigkeit der Stammzellen, sich selbst in Zellverbänden zu organisieren, mit einer formgebenden Struktur. Dieses Gerüst aus Polymer-Fäden schwimmt im Nährmedium und wird von den Zellen bevölkert“, erklärt Madeline Lancaster, die Erstautorin der Studie. Während sich Organoide zuvor zu kleinen rundlichen Zellhaufen organisierten, wuchsen die biotechnologisch verstärkten Modelle zu länglichen, scheibenförmigen Gebilden heran, die dem embryonalen Gehirn im heranwachsenden Embryo noch stärker ähneln. „Diese sogenannten engineered Cortical Organoids oder enCORs sind in ihrer Entwicklung einheitlicher und lassen sich im Labor sehr gut reproduzieren, obwohl die für Organoide typische Selbst-Organisation erhalten bleibt. Es ist das erste Mal, dass Gehirn-Organoide mit biotechnologischen Methoden kombiniert wurden,“ ergänzt die junge Forscherin, die bereits 2013 zusammen mit Jürgen Knoblich die ersten Gehirnmodelle im Reagenzglas gezüchtet hat und nun am MRC Laboratory of Molecular Biology in Cambridge ihre eigene Forschungsgruppe leitet.

Das biotechnologische „Upgrade“ erlaubt eine gesteuerte Selbst-Organisation der enCORs. Die Organoide wachsen vorhersehbarer und einheitlicher heran, obwohl die typischen Eigenschaften der verschiedenen Zellverbände erhalten bleiben. Die sogenannte Rindenplatte – aus der sich im Laufe der Entwicklung die Großhirnrinde bildet– entwickelt sich bei den „biotechnologisch aufgerüsteten“ Organoiden noch besser und erlaubt den Forschern noch präzisere Einblicke in die einzelnen Entwicklungsschritte. 

Eine „Neue Generation“ von Organoiden

„Diese neue Generation von Organoiden zeichnet sich dadurch aus, dass sich längliche, scheibenförmige Strukturen bilden. Die enCORs ähneln dem Gehirn im menschlichen Embryo noch stärker als bisherige Modelle und bieten den Nervenzellen mehr Oberfläche. Dadurch können wir das Verhalten der Zellen noch besser beobachten, etwa wie Nervenzellen in einem Teil des Gehirns gebildet werden, in ein anderes Areal wandern und wie sie schließlich ihren richtigen Platz finden. Wir können auch gezielt erforschen, was dabei schiefgehen kann. Dank der neuen Methode werden wir hoffentlich in Zukunft weitere wichtige Erkenntnisse über Fehlbildungen und Fehlfunktionen des Gehirnes wie Schizophrenie, Epilepsie und Autismus ziehen können“, zeigt sich Jürgen Knoblich optimistisch über die nächste Generation der Gehirn-Organoide.

Fakten, Hintergründe, Dossiers
  • Gehirn
  • Hirnmodelle
  • Organoide
Mehr über IMBA
  • News

    Mit Blutgefäßen aus Stammzellen gegen Volkskrankheit Diabetes

    Wissenschaftlern des IMBA - Institut für Molekulare Biotechnologie der Österreichischen Akademie der Wissenschaften – gelang es erstmals, menschliche Blutgefäße aus Stammzellen zu entwickeln. Diese bahnbrechende Technologie ermöglicht es nun, sämtliche Gefäßerkrankungen direkt am menschlich ... mehr

    Baustein des „Glückshormons“ aktiviert Immunzellen

    Bereits seit Jahrzehnten versuchen Forscher, die vielfältigen Mechanismen unseres Immunsystems aufzudecken. Erkenntnisse daraus ebneten in den letzten Jahrzehnten den Weg für eine neue Ära der Krebstherapie: Gelingt es, das eigene Immunsystem gezielt zu aktivieren, kann sich der Körper eige ... mehr

    Ein Gehirntumor aus der Petrischale

    Gehirntumore gehören zu den aggressivsten und tödlichsten Krebserkrankungen. Vor allem bei jungen Menschen zählen sie zu den häufigsten Tumorneuerkrankungen. Besonders gefürchtet ist das Glioblastom, das sich durch ein sehr rasches Tumorwachstum auszeichnet und sehr schwer zu behandeln ist. ... mehr

  • Videos

    Dendroid cell attacks fungal invader

    mehr

  • Forschungsinstitute

    Institute of Molecular Biotechnology GmbH (IMBA)

    Das IMBA ist ein junges Forschungsinstitut, das Grundlagenforschung in den Bereichen der Molekularbiologie und Medizin betreibt. Die Wissenschaftler interessieren sich für molekulare Prozesse in Zellen und Organismen, auf der Suche nach den fundamentalen Ursachen diverser Erkrankungen. Die ... mehr

    IMBA - Institute of Molecular Biotechnology GmbH

    Das IMBA – Institut für Molekulare Biotechnologie ist ein international anerkanntes Forschungsinstitut mit dem Ziel, molekulare Prozesse in Zellen und Organismen zu erforschen und Ursachen für die Entstehung humaner Erkrankungen aufzuklären. Unabhängige wissenschaftliche Arbeitsgruppen arbe ... mehr

Ihr Bowser ist nicht aktuell. Microsoft Internet Explorer 6.0 unterstützt einige Funktionen auf Chemie.DE nicht.