Wissenschaftler entwickelten kleine denkende „Mini-Gehirne“ aus Hautzellen

Im Labor haben Wissenschaftler aus Hautprobe Stammzellen entwickelt und aus diesen ein künstliches Mini-Gehirn geschaffen. (Bild: psdesign1/fotolia.com)
Fabian Peters
Aus Hautzellen hergestellte Gehirne könnten Medizin revolutionieren
Technik und Medizin machen in der heutigen Zeit immer größere Fortschritte. Jetzt ist es Forschern sogar gelungen, winzige „Mini-Gehirne“ herzustellen. An diesen könnten in Zukunft Krankheiten, wie beispielsweise Alzheimer und Autismus untersucht werden. Das würde der Menschheit völlig neue Diagnose- und Behandlungsmethoden ermöglichen.

Die Wissenschaftler von der „Johns Hopkins Bloomberg School of Medicine“ haben winzige „Mini-Gehirne“ erschaffen. Dafür benötigen die Forscher nur eine kleine Hautspende. Die daraus hergestellten „Mini-Gehirne“ könnten dabei helfen Alzheimer und Autismus zu erforschen. Außerdem stellen diese Gehirne in naher Zukunft vielleicht eine Alternative zu Tierversuchen dar. Die Experten stellten ihre aktuellen Ergebnisse beim jährlichen Treffen der „American Association for the Advancement of Science“ (AAAS)vor.

Im Labor haben Wissenschaftler aus Hautprobe Stammzellen entwickelt und aus diesen ein künstliches Mini-Gehirn geschaffen. (Bild: psdesign1/fotolia.com)
Im Labor haben Wissenschaftler aus Hautprobe Stammzellen entwickelt und aus diesen ein künstliches Mini-Gehirn geschaffen. (Bild: psdesign1/fotolia.com)

„Mini-Gehirne“ helfen viele Krankheiten und Störungen besser zu behandeln
Vor zehn Jahren gelang es Forschern in Japan, aus kleinen Hautspenden Stammzellen herzustellen. Jetzt haben Wissenschaftler von der „Johns Hopkins Bloomberg School of Medicine“ kleine Gehirne aus diesen Stammzellen erzeugt. Es war den Experten möglich, die ersten zwei bis drei Monaten der Entwicklung des Gehirns zu modellieren, erklärt der Haupt-Autor Professor Thomas Hartung. Diese hergestellten Zellkugeln sind sehr vielseitig. Sie können helfen, die Wirkung von Medikamenten oder Chemikalien zu studieren. Dies verspricht eine bessere Behandlungen für Krankheiten wie Parkinson, Alzheimer oder Multiples Sklerose. Zusätzlich können auch Störungen bei der Entwicklung des Gehirns untersucht werden, welche beispielsweise zu Autismus führen, erläutern die Forscher. Durch die Stammzellen können die Wissenschaftler „Mini-Gehirne“ von jeder Person herstellen. Diese kopieren einige der menschlichen Gehirn-Strukturen und deren Funktionalität.

Die Zukunft der Hirnforschung steckt in Zell-basierten Modellen von menschlichen Gehirnen
Die hergestellten Zellkugeln wachsen und formen Gehirn-artige Strukturen im Laufe von acht Wochen. Forschungsarbeiten an diesen „Mini-Gehirnen“ sollten normalen Studie an Mäusen und Ratten überlegen sein, weil sie aus menschlichen Zellen abgeleitet sind, sagen die Wissenschaftler. Einer der Nachteile von vielversprechenden Medikamenten, die an Tiermodellen getestet wurden, ist, dass sie oft scheitern, wenn sie am Menschen getestet werden. Das führt zu einem großen Verlust an Zeit und Geld, erklärt Prof. Hartung. Wir können viel bessere Informationen aus Versuchen mit diesen Zellkugeln erwarten, so der Experte weiter. Die Zukunft der Hirnforschung stecke in solchen zellbasierten Modellen von menschlichen Gehirnen, nicht in weiteren Versuchen mit Labortieren, fügt der Mediziner hinzu.

Die „Mini-Gehirne“ werden aus sogenannten induzierten pluripotenten Stammzellen (iPS-Zellen) hergestellt. Dies sind adulte Zellen, die genetisch auf eine ähnlichen Zustand umprogrammiert wurden, wie embryonale Stammzellen. Dann werden die Zellen stimuliert, zu Gehirnzellen heranzuwachsen, erläutern die Forscher. Und die „Mini-Gehirne“ denken tatsächlich. Sie feuern elektrische Impulse ab und kommunizieren über ihre normalen Netzwerke, die Axone und Neuriten. Die Gehirne haben die Größe vom Auge einer Fliege. Die meisten der verschiedenen Hirnzelltypen sind vorhanden, nicht nur verschiedene Arten von Neuronen, sagen die Wissenschaftler.

Modelle mit zehn Mini-Organen sind bereits in der Entwicklung
Um diese Technologie voll auszuschöpfen, müssen wir sie leicht zugänglich machen. Niemand sollte noch einen Vorwand haben, um weiter die alten Tiermodelle zu verwenden, sagt Prof. Hartung. Die Zukunft seien kundenspezifische Gehirne für die Arzneimittelforschung. Dadurch könnten Auswirkungen wie beispielsweise von Drogen, Arzneien oder bestimmten Aromen in E-Zigaretten auf unser Gehirn getestet werden, erklärt das Forscherteam. Die ultimative Vision sei eine Kombination von verschiedenen Mini-Organen, um die Wechselwirkungen des menschlichen Körpers zu untersuchen, sagen die Mediziner. Modelle mit bis zu zehn Organen seien schon in der Entwicklung und würden bald auf den Markt kommen.(as)

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