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Hirnforschung: Minigehirne aus dem Labor

Mit aus menschlichen Zellen gezüchteten "Organoiden" möchten Forscher Konstruktions- und Funktionsprinzipien unseres komplexesten Organs beleuchten sowie Erkrankungen wie Autismus oder Alzheimer enträtseln.
Solche wenige Millimeter großen Gehirnorganoide (hier ein Schnittpräparat) entstehen aus menschlichen pluri- potenten Stammzellen – mit Strukturen, die denen beim Fötus gleichen. Die Farben markieren verschiedene Zellsorten und Hirnbereiche, rechts etwa erkennt man Strukturen einer Großhirnrinde. Neuronale Vorläuferzellen sind rot, Neurone grün.Laden...

Alles, was uns als Menschen auszeichnet, entsteht letztlich in einer 1,4 Kilogramm schweren, weichen, gelblichen Gewebemasse – die wir unser Gehirn nennen. Hier formen sich unsere Gedanken, hier fühlen wir Liebe und Hass, hier entspringen die höchsten Ideale und niedersten Motive der Menschheit. Das in seiner Form ein wenig an eine Walnuss erinnernde Gebilde ist das komplexeste Organ, das die Natur je geschaffen hat. Es enthält etwa 86 Milliarden Nervenzellen oder Neurone. Diese müssen, damit das Gehirn ordentlich funktioniert, zur richtigen Zeit entstehen, dann zum passenden Ort wandern und sich schließlich dort korrekt arrangieren und vernetzen. Das alles im Zusammenhang und Detail zu begreifen – das heißt Entwicklung, Aufbau und Arbeitsweise unseres Gehirns zu verstehen –, gilt als größte Herausforderung für die moderne Biologie.

Bisher stammt das meiste Wissen hierzu von Tierstudien, oft an Mäusen und Ratten. Tatsächlich ähneln sich die Gehirne von Nagern und Menschen in vieler Hinsicht. Sie sind im Prinzip gleich aufgebaut, verfügen über etliche identische Nervenzelltypen und erfüllen in entsprechenden Regionen vergleichbare Aufgaben. Doch es gibt einen wesentlichen Unterschied: Bei einer Maus ist die Hirnoberfläche glatt, beim Menschen tief gefurcht ...

Dezember 2017

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum der Wissenschaft Dezember 2017

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  • Quellen

Bagley, J. A. et al.: Fused Cerebral Organoids Model Interactions between Brain Regions. In: Nature Methods 14, S. 743-751, 2017

Kelava, I., Lancaster, M. A.: Dishing out Mini-Brains: Current Progress and Future Prospects in Brain Organoid Research. In: Developmental Biology 420, S. 199-209, 2016

Lancaster, M. A. et al.: Guided Self-Organization and Cortical Plate Formation in Human Brain Organoids. In: Nature Biotechnology 35, S. 659-666, Juli 2017