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IMBA

Gehirnmodelle „made in Austria“

<p class="article-intro">Bereits 2013 überraschten österreichische Wissenschaftler die Fachwelt, indem sie erstmals aus Stammzellen dreidimensionale gehirnartige Strukturen in der Petrischale wachsen ließen. Die Gehirnmodelle aus Wien waren eine wissenschaftliche Sensation. Die Methode wurde seitdem weltweit von vielen Forschungslabors übernommen, um die Entwicklung des Gehirns und die Entstehung verschiedener neurodegenerativer Erkrankungen zu studieren. Ein Team internationaler Forscher konnte nun nachweisen, dass die in Wien erfundenen 3D-Gehirnmodelle echten Gehirnen nicht nur in Struktur und Funktion ähneln, sondern tatsächlich auch in ihren epigenetischen Merkmalen.</p> <hr /> <p class="article-content"><p><img src="/custom/img/files/files_datafiles_data_Zeitungen_2017_Jatros Digital_Neuro_1701_Weblinks_gehirnmodell.jpg" alt="" width="779" height="590" /><sup>&copy; IMBA</sup><br />&bdquo;Mit den Gehirnorganoiden simulieren wir das Fr&uuml;hstadium des menschlichen Gehirns und k&ouml;nnen die embryonale Entwicklung live beobachten&ldquo;, erkl&auml;rt Prof. Dr. J&uuml;rgen Knoblich, stv. wissenschaftlicher Direktor am IMBA (Institut f&uuml;r Molekulare Biotechnologie der &Ouml;sterreichischen Akademie der Wissenschaften). &bdquo;Unsere Methode gibt uns nicht nur enormen Aufschluss &uuml;ber den Aufbau und die Entwicklung des wichtigsten Organs unseres K&ouml;rpers. Anhand der Organoide lassen sich auch Erkrankungen wie Alzheimer, Parkinson oder Schizophrenie erstmals im menschlichen Gewebe erforschen, um in einem n&auml;chsten Schritt neue Therapiem&ouml;glichkeiten zu finden.&ldquo;</p> <p>Das menschliche Gehirn unterscheidet sich wesentlich von den Gehirnen anderer S&auml;ugetiere, wie zum Beispiel M&auml;usen. &bdquo;Diese Unterschiede machten es bisher schwierig, die Entstehung komplexer neurologischer Krankheiten zu verstehen. Jetzt haben wir ein unglaublich m&auml;chtiges Werkzeug daf&uuml;r. Wichtig ist auch, dass nun Medikamente direkt an menschlichem Gewebe getestet werden k&ouml;nnen&ldquo;, zeigt sich Knoblich begeistert &uuml;ber das enorme Potenzial. In seinem Wiener Labor am IMBA legte er gemeinsam mit seiner damaligen Postdoktorandin Madeline Lancaster bereits vor Jahren den Grundstein f&uuml;r die Gehirnmodelle aus der Petrischale: Embryonale Stammzellen werden durch spezielle Zellkulturverfahren dazu gebracht, die einzelnen Schritte der embryonalen Gehirnentwicklung im Labor nachzuahmen und sich zu Nervenzellen zu spezialisieren. In wenigen Monaten bildet sich so ein etwa erbsengro&szlig;er Gewebeverband, der dem Stadium eines embryonalen Gehirns entspricht.</p> <h2>Epigenetischer Vergleich mit dem Original</h2> <p>In der aktuellen Studie untersuchten die Forscher erstmals auch die epigenetischen Merkmale der Organoide. Das sind kleine Molek&uuml;lgruppen, die bestimmen, welche Abschnitte auf der DNA abgelesen werden und welche auf stumm geschaltet werden. Dieses sogenannte Epigenom wirkt eine Ebene &uuml;ber dem Genom und kann durch umweltbedingte Faktoren, wie Stress oder Ern&auml;hrung, beeinflusst werden. Gerade bei der Auspr&auml;gung von neurologischen Erkrankungen wie etwa Schizophrenie scheinen epigenetische Faktoren eine wichtige Rolle zu spielen.</p> <p>&bdquo;Gehirnorganoide unterscheiden sich hinsichtlich ihrer epigenetischen Merkmale von echten Gehirnen, da sie in einer vollkommen anderen Umgebung heranwachsen, doch erstaunlicherweise gibt es &auml;hnliche Muster&ldquo;, erkl&auml;rt der Letztautor der Publikation, Joseph Ecker, der am Salk Institute in Kalifornien forscht. &bdquo;In Zukunft k&ouml;nnte man daher versuchen, die epigenetischen Merkmale des Gehirnes auch auf das Modell zu &uuml;bertragen. Dies k&ouml;nnte uns helfen, die komplexe Funktion des menschlichen Gehirnes noch besser zu simulieren, um die Auspr&auml;gung von Krankheiten noch besser verstehen zu k&ouml;nnen.&ldquo;</p></p> <p class="article-quelle">Quelle: Institut für Molekulare Biotechnologie der Österreichischen Akademie der Wissenschaften GmbH (IMBA) </p> <p class="article-footer"> <a class="literatur" data-toggle="collapse" href="#collapseLiteratur" aria-expanded="false" aria-controls="collapseLiteratur" >Literatur</a> <div class="collapse" id="collapseLiteratur"> <p>&bull; Luo C et al: Cerebral organoids recapitulate epigenomic signatures of human fetal brain. Cell Rep 2016; 17(12): 3369-84</p> </div> </p>
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