In einem Wiener Labor wachsen Minigehirne in der Retorte

Einer Gruppe am Institut für Molekulare Biotechnologie ist es in Ansätzen gelungen, aus Stammzellen menschliche Gehirnregionen wachsen zu lassen. An diesen „Organoiden“ lassen sich nun die Entwicklung des Gehirns und seine Fehlentwicklungen studieren, etwa die Mikrozephalie.

So sieht es aus, das Minigehirn: Ganz rechts ist es voll entwickelt. Die grünen Zellen sind ausdifferenzierte Hirnzellen, die blauen und roten sind Vorläuferzellen.
So sieht es aus, das Minigehirn: Ganz rechts ist es voll entwickelt. Die grünen Zellen sind ausdifferenzierte Hirnzellen, die blauen und roten sind Vorläuferzellen.
In einem Wiener Labor wachsen Minigehirne in der Retorte – (c) IMBA/Lancaster

Als Menschen mit wunderlichem Körperwuchs noch in Varietés vorgeführt wurden, waren nicht nur siamesische Zwillinge oder dicht behaarte „Löwenmänner“ zu sehen, sondern auch „pinheads“ („Stecknadelköpfe“), zwei brachten es in den USA anfangs des 20. Jahrhunderts in „Freakshows“ zu Berühmtheit, „Zip the Pinhead“ und „Schlitzie“. Beide hatten extrem kleine Schädel (und Gehirne), von ihnen konnten sie leben, sie wurden nicht schlecht bezahlt. Aber mit ihnen leben konnten sie schwer, sie litten an „Mikrozephalie“, einer Entwicklungsstörung, die auch geistige Fähigkeiten betrifft, „Schlitzie“ etwa blieb auf dem Stand eines Dreijährigen.

Die Krankheit ist gar nicht so selten – 1,6 von tausend Menschen leiden daran –, heilbar ist sie nicht, man weiß auch nur wenig über sie, Genvarianten können dahinter stehen, auch radioaktive Strahlung. Aber die Erkundung von Details ist schwer. Denn der übliche Weg – über Versuchstiere, meist Mäuse – führt nicht weit: Das Gehirn des Menschen ist anders gebaut als das von Mäusen, sowohl in den Schichtungen als auch in manchen Zelltypen. Man brauchte also menschliche Gehirne, und zwar in frühen Entwicklungsstadien. Diese sind jetzt in ersten Ansätzen da, im Labor von Jürgen Knoblich und Madeline Lancaster am Institut für Molekulare Biotechnologie (IMBA) in der Dr.-Bohr-Gasse im dritten Wiener Gemeindebezirk. Dort hat man sie aus induzierten pluripotenten Stammzellen (ipS) gezogen: aus Zellen, die früher einmal spezialisiert waren – Hautzellen in diesem Fall – und dann so verjüngt werden, dass sie keine Spezialisierung mehr haben. Aus ihnen kann man dann wieder jeden Zelltyp ziehen.

Und aus ihnen können ganze Organe werden. Das ist in anderen Labors schon mit Mininetzhäuten und Minilebern gelungen, und nun kommt Knoblich mit seinem Minigehirn, er nennt es „Organoid“. Denn es wird nur vier Millimeter groß, weiter kann es nicht wachsen, es hat kein Ver- und Entsorgungssystem: keine Blutgefäße. Die Quantität hält sich also in Grenzen, die Qualität hingegen tut es nicht, das Minigehirn baut sich so auf wie ein richtiges Gehirn (in manchen Regionen). „Menschliche Stammzellen haben bemerkenswerte Fähigkeiten, sich selbst zu organisieren“, erklärt Knoblich. „Sie bilden, wenn man sie sozusagen sich selbst überlässt, überraschend komplexe Strukturen aus, anhand derer man die Aktivität der Hirnzellen und ihre Kommunikation studieren kann“ (Nature, 28. 8.).

Man kann also die Entwicklung des Gehirns nun in der Retorte und in Echtzeit verfolgen. Und man kann Fehlentwicklungen verfolgen, das ist die zweite Stoßrichtung. Die Forscher haben auch ipS bzw. Minigehirne von Menschen mit Mikrozephalie produziert und sie mit normalen verglichen: In diesen Gehirnen spezialisieren sich Zellen zu früh.

("Die Presse", Print-Ausgabe, 29.08.2013)

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