Stammzellenforschung: Neues Mini-Gehirn weckt Frankenstein-Fantasien

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Stammzellenforschung: Neues Mini-Gehirn weckt Frankenstein-Fantasien

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Eine Forschergruppe um den deutschen Biochemiker Jürgen Knoblich hat am Institut für molekulare Biotechnologie in Wien menschliche "Mini-Gehirne" erzeugt.

Ein Wiener Forscher hat aus neuronalen Stammzellen dreidimensionale Strukturen von Gehirnzellen erzeugt. Diese "Mini-Gehirne" können einen großen Beitrag zur Erforschung von Krankheiten leisten und bei der Entwicklung von Medikamenten helfen.

Sie sind zwar nur vier Millimeter groß, aber ihre Existenz belegt, dass die Stammzellforschung die Medizin revolutionieren kann. Eine Forschergruppe um den deutschen Biochemiker Jürgen Knoblich hat am Institut für molekulare Biotechnologie in Wien menschliche "Mini-Gehirne" erzeugt - treffender beschrieben als eine dreidimensionale Struktur von Gehirnzellen, die sich in einigen Punkten wie ein menschliches Gehirn verhalten. Sie verwendeten dazu zwei verschiedene Quellen: menschliche embryonale Stammzellen und Hautzellen eines Patienten mit einem angeborenen schweren Hirnschaden (Mikrozephalie). Beide Ausgangsmaterialien wuchsen binnen zwei Monaten zu den Mini-Gehirnen heran, deren Komplexität in etwa mit der Gehirnstruktur im Embryo der neunten Schwangerschaftswoche verglichen werden kann. Die Zellstrukturen sind bereits zehn Monate alt und noch immer intakt, berichten die Wiener Forscher in der Wissenschaftszeitung "Nature" - allerdings wachsen sie nicht weiter.

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Diese Forschung erweckt Frankenstein-Fantasien und stellt zudem die Frage, ob das menschliche Bewusstsein quasi als Gehirn aus der Retorte entstehen kann. Die Österreicher sind von diesen Ansätzen weit entfernt. Schon deshalb, weil ihre Zellen keine Blutgefäße entwickeln können und somit lediglich über die äußere Schicht mit Nährstoffen versorgt werden.  Im Inneren der Mini-Gehirns gibt es vermutlich eine Art "tote Zone".

Aber Untersuchungen zeigten, dass die Mini-Gehirne wie das echte Gehirn in voneinander abgrenzbare Bereiche unterteilt waren mit Anteilen des Großhirns, des Hippocampus, der Hirnhäute, Ventrikel und Netzhautgewebe. Ganz ähnlich wie bei der natürlichen Entwicklung der menschlichen Großhirnrinde bildeten sich zum Beispiel auch Nervenzellen und Gliazellen. Und das Besondere, das diese Forschungsarbeit so einzigartig macht: Einzelne, räumlich voneinander entfernt liegende Bereiche stehen miteinander in Verbindung - die Miniaturabbildung eines Netzwerks, wie es für unser Gehirn typisch ist. Die Struktur unterscheide sich aber vom echten Vorbild, schreibt Jürgen Knoblich, denn bei einem intakten Embryo bekomme das Gehirn während seiner Entwicklung zusätzlich noch Wachstumssignale von den anderen Körperteilen. Die Rekonstruktion sei viel besser als bei allen bisherigen In-vitro-Verfahren, schreiben die Forscher in "Nature".

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Es sieht so aus, als ob die Stammzellen in den rotierenden Bio-Reaktoren in Wien einen ähnlichen Weg gehen wie bei der Entwicklung des Embryos. Tatsächlich, bestätigt auch Jürgen Knoblich, dass es eine der wichtigen Vorgaben seines Verfahrens war, die Zellen quasi in Ruhe reifen zu lassen. Er gab ihnen eine Umgebung, in der sie sich optimal entwickeln konnte: Der Umzug in einen rotierenden Reaktor nach einer Art Startreaktion auf einem Gel erleichterte den Aufbau dreidimensionaler Strukturen: diese Selbstorganisation der Zellen endete allerdings etwa auf Erbsengröße.

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