Menschliche Gehirne in Miniaturgröße gezüchtet

Entwicklung im Labor entspricht der eines neun Wochen alten Fötus




Querschnitt eines vollständigen cerebralen Organoids


Gehirne in Miniaturgröße hat das Institut für Molekulare Biotechnologie http://de.imba.oeaw.ac.at im Labor hergestellt. Das könnte das Verständnis neurologischer Erkrankungen verändern.


Die erbsengroßen Strukturen erreichten den gleichen Entwicklungstand wie ein neun Wochen alter Fötus. Sie sind jedoch nicht in der Lage, Gedanken zu formulieren. Die in Nature veröffentlichte Studie wurde bereits eingesetzt, um neue Einblicke in seltene Krankheiten zu erhalten.



Nach acht Wochen vier Millimeter groß


Das menschliche Gehirn gilt als eine der komplexesten Strukturen des Universums. Jetzt wurden die frühesten Stadien der Entwicklung dieses Organs im Labor nachgebildet. Dafür wurden weder embryonale Stammzellen noch Hautzellen von Erwachsenen eingesetzt.


Konkret wurde jener Teil des Embryos hergestellt, der sich in das Gehirn und das Rückenmark entwickelt, also das Neuroektoderm. Es wurde in winzige Tropfen eines Gels platziert, um dem Gewebe für das Wachstum ein Gerüst zu geben. In einem nächsten Schritt wurde es in einen sich drehenden Bioreaktor gegeben, in eine Lösung aus Nährstoffen und Sauerstoff.


Es gelang den Zellen zu wachsen und sich selbst in verschiedene Regionen des Gehirns zu organisieren. Dazu gehörten die Großhirnrinde, die Retina und in seltenen Fällen sogar ein früher Hippokampus, der bei einem voll entwickelten Gehirn eine entscheidende Rolle bei der Ausbildung des Gedächtnisses gespielt hätte.


Laut den Forschern entspricht diese einem Gehirn sehr ähnliche, aber nicht perfekte Struktur, dem Gehirn eines Fötus im Alter von neun Wochen. Die maximale Größe der Struktur lag nach zwei Monaten bei rund vier Millimetern.



Keine Blutversorgung, nur Gehirnmasse

Die Minigehirne überlebten fast ein Jahr, wuchsen jedoch nicht mehr weiter. Es gibt keine Blutversorgung, sondern nur Gehirnmasse. Das bedeutet auch, dass die Nährstoffe und der Sauerstoff nicht in das Innere der Struktur gelangen können. Laut Jürgen Knoblich, einem der Autoren der Studie, sind diese organoiden Strukturen ideal für die Erstellung von Modellen der Entwicklung des Gehirns. "Irgendwann würden wir uns gerne auch mit häufigeren Erkrankungen wie Schizophrenie oder Autismus beschäftigen. Sie werden erst bei Erwachsenen sichtbar. Es wurde jedoch bereits nachgewiesen, dass die zugrundeliegenden Defekte bei der Entwicklung des Gehirns eintreten."


Das Verfahren könnte auch dazu eingesetzt werden, Mäuse und Ratten in der Erforschung von Medikamenten zu ersetzen. Neue Behandlungsmöglichkeiten könnten direkt am Gewebe des Gehirns getestet werden. Wissenschaftlern ist es bereits in der Vergangenheit gelungen, Gehirnzellen im Labor herzustellen. Die aktuellen Studienergebnisse reichen jedoch am nächsten an die wirkliche Nachbildung eines menschlichen Gehirns heran.



 Michaela Monschein, (Foto: de.imba.oeaw.ac.at)

Protein ARC als Schlüssel für Gedächtnisverlust

Baustein fehlt bei Alzheimer-Patienten - Weitere Untersuchungen nötig

Hippokampus: Probleme beeinträchtigen das Gedächtnis (Foto: SPL)


Wissenschaftler der University of California http://ucsf.edu haben mehr über die Rolle eines wichtigen Gehirnproteins herausgefunden, das für die Umwandlung von Lernen in das Langzeitgedächtnis von entscheidender Bedeutung ist.


Das Team um Steve Finkbeiner schreibt in Neuroscience http://bit.ly/13snde0 , dass die weitere Erforschung des Proteins ARC neue Behandlungsmöglichkeiten für neurologische Erkrankungen bieten könnte. Dieses Protein könnte auch bei Autismus eine Rolle spielen.


Langzeitgedächtnis betroffen


Neue Studien haben ergeben, dass ARC in den Gehirnen von Patienten mit Alzheimer fehlt. Laut Finkbeiner, der das Projekt an den Gladstone Institutes http://gladstoneinstitutes.org geleitet hat, zeigt die Arbeit im Labor, dass die Rolle von ARC von entscheidender Bedeutung ist.


 "Forscher haben gewusst, dass ARC beim Langzeitgedächtnis eine Rolle spielt, da Mäuse, denen dieses Protein fehlte, zwar neue Fähigkeiten lernen konnten, sich aber am nächsten Tag nicht mehr an sie erinnerten."


Weitere Experimente lassen außerdem den Schluss zu, dass ARC ein Hauptregulator der Neuronen bei der Bildung des Langzeitgedächtnisses ist. Die Analyse erklärt, dass während der Bildung des Gedächtnisses bestimmte Gene in ganz bestimmten Augenblicken aktiviert oder deaktiviert werden müssen, um Proteine zu bilden, die den Neuronen dabei helfen, neue Erinnerungen zu speichern.


Grundlage für neue Therapien


Die Wissenschaftler fanden heraus, dass ARC diesen Vorgang aus dem Inneren des Nucleus steuert. Finkbeiner zufolge können Menschen, denen dieses Protein fehlt, Probleme mit dem Gedächtnis haben.


Forscher haben vor kurzem entdeckt, dass ARC bei Alzheimer-Patienten im Hippokampus, dem Gedächtniszentrum des Gehirns, nur mangelhaft vorhanden ist. Es ist möglich, dass Störungen des homöostatischen Skalierungsvorgangs zu den Lern- und Gedächtnisschwierigkeiten der Betroffenen beitragen können.


Die aktuelle Erhebung geht davon aus, dass Fehlfunktionen bei Produktion und Transport von ARC auch bei Autismus von entscheidender Bedeutung sein könnten. Beim Fragilen-X-Syndrom zum Beispiel, das eine häufige Ursache für geistige Behinderungen und Autismus ist, ist die Produktion von ARC in den Neuronen betroffen.


Die Wissenschaftler hoffen nun, dass eine weitere Erforschung dieses Proteins neue Erkenntnisse über die Krankheiten bringen und damit die Grundlagen für neue Behandlungsansätze liefern kann.



Michaela Monschein

MedAustron bringt "Medizin und Forschung auf Weltniveau"

- Übergabe der Ionenquelle in Wiener Neustadt


In Wiener Neustadt entsteht mit MedAustron zur Zeit eines der modernsten Krebsbehandlungs- und Krebsforschungszentren der Welt. Am heutigen Freitag, 11. Jänner, kam es zur Übergabe der Ionenquelle, einer der wichtigsten Grundlagen für den Betrieb von MedAustron, das im Vollbetrieb rund 1.400 Patientinnen und Patienten neue Chancen im Kampf gegen den Krebs eröffnen soll.


   "MedAustron bedeutet für unser Land einen unglaublichen Schritt nach vorne in Sachen Wissenschaft und Forschung", betonte Landeshauptmann Dr. Erwin Pröll im Gespräch mit der Moderatorin der Veranstaltung, Mag. Nadja Mader-Müller.


Gleichzeitig könne man durch den medizinischen Fortschritt "tausenden Menschen Hoffnung geben", meinte Pröll, der auch die Bedeutung von MedAustron für zukunftsträchtige Arbeitsplätze und "die Zukunftsperspektive des Landes Niederösterreich" hervorhob.  Der Landeshauptmann: "MedAustron bringt Medizin und Forschung auf Weltniveau - und das ist auch ein ordentlicher Schub an Selbstbewusstsein für unser Land."


   Niederösterreich habe es sich zum Ziel gemacht, "innovativer als andere" zu sein, denn "wir wollen Niederösterreich zu einem Land der Talente und einer Region der Patente machen", so der Landeshauptmann.


   Niederösterreich sei ein Land, "das für Forschung und Wissenschaft unglaublich viel tut", sagte Wissenschaftsminister Dr. Karl-Heinz Töchterle im Zuge der Veranstaltung. Das Geld für MedAustron sei "hervorragend investiert", Wiener Neustadt werde "einen guten Klang in der Forschung bekommen", zeigte sich Töchterle überzeugt.


   "Innovation kann der Gesellschaft Gewinn bringen", sagte Prof. Dr. Rolf Dieter Heuer, Generaldirektor von CERN. Der Fortschritt in Wiener Neustadt sei "beeindruckend", so Heuer.


   "Wir werden eine Punktlandung machen, was Zeit und Kosten betrifft", informierte der Aufsichtsratsvorsitzende der EBG MedAustron, Mag. Klaus Schneeberger, über den Stand der Umsetzung dieses Projektes mit einer Investitionssumme von rund 200 Millionen Euro. Für Schneeberger ist MedAustron nicht nur "ein Symbol der Zukunft", sondern auch ein "Symbol der Hoffnung sowie ein Symbol der Medizin und der Forschung auf höchstem Niveau."


   Die Grundsteinlegung für MedAustron in Wiener Neustadt fand im Jahr 2011 statt, für 2015 sind erste Patientenbehandlungen geplant. Den Vollbetrieb wird MedAustron im Jahr 2020 aufnehmen. Weltweit existieren bisher nur drei derartige Ionentherapiezentren. Vom Fortschritt der Umsetzung von MedAustron kann man sich an diesem Wochenende bei "Tagen der offenen Tür" überzeugen.


   Niederösterreichische Landesregierung-