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Stammzellenforschung Neues Mini-Gehirn weckt Frankenstein-Fantasien

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.

Eine Forschergruppe um den deutschen Biochemiker Jürgen Knoblich hat am Institut für molekulare Biotechnologie in Wien menschliche

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.

Die Geschichte der Genetik
Bereits Wissenschaftler der Antike interessierten sich für Fragen der Vererbung. Etwa 500 vor Christus erklärte der griechische Philosoph Anaxagoras, dass der Embryo im männlichen Spermium bereits vorgeformt sei. Dass nur der Mann Erbanlagen besitze, behauptete auch Aristoteles etwa 100 Jahre später. Ähnliche Vorstellungen hielten sich noch bis in die Neuzeit hinein, da es an Instrumenten und Technik fehlte, um tiefer in die Forschung eintauchen zu können. Quelle: Gemeinfrei
Den Grundstein zur sogenannten modernen Vererbungslehre legte Gregor Johann Mendel. Der Augustinermönch schrieb 1865 die sogenannten Mendelschen Regeln nieder. Sie erfassen bis heute die Prinzipien für die Vererbung körperlicher Merkmale. In seiner Forschung experimentierte Mendel mit Erbsen, und zwar mit sieben unterschiedlichen Merkmalen reinrassiger Erbsenlinien, und fasste die Ergebnisse seiner Kreuzungsversuche zu drei Grundregeln zusammen. Quelle: Gemeinfrei
1869 wurden in Fischspermien erstmals Nukleinsäuren, die Bausteine der DNA (Desoxyribonukleinsäure), entdeckt. Den Zusammenhang zur Struktur der Erbsubstanz konnten Wissenschaftler bis dahin jedoch nicht herstellen. Erst 19 Jahre später entdeckte Wilhelm von Waldeyer (im Bild) die Chromosomen in menschlichen Zellen. Quelle: Gemeinfrei
1890 wies dann der deutsche Biologe Theodor Boveri nach, dass die Chromosomen Träger der Erbinformation sind.  Quelle: Gemeinfrei
William Bateson war es, der 1906 den Begriff "Genetik" für die Vererbungsgesetze einführte. Quelle: Gemeinfrei
Bereits 1903 vermutete der amerikanische Biologe Walter S. Sutton, dass paarweise auftretende Chromosomen Träger des Erbmaterials sind. Dieser Ansatz wurde ab 1907 von Thomas Morgan an der Drosophila melanogaster (eine Taufliegenart) verfolgt und ausgebaut. Morgan gelang es, Gene als Träger der geschlechtsgebundenen Erbanlagen an bestimmten Stellen der Taufliegen-Chromosomen zu lokalisieren. Für diese Leistung erhielt er 1933 den Nobelpreis für Medizin. Quelle: dpa
James Watson (im Bild) entdeckte gemeinsam mit seinem Kollegen Francis Crick 1953 die Doppelhelixstruktur der DNA. Sie stellten fest, dass das DNA-Molekül ein dreidimensionaler, spiralförmiger Doppelstrang ist, in dessen Innenraum sich die vier Basen immer paarweise zusammenschließen. Das Besondere an dieser Struktur sei, so die beiden Forscher, dass sie sich selbst kopieren könne. Damit hatten Watson und Crick auch den Mechanismus der Vererbung erklärt. Dafür erhielten auch sie den Nobelpreis. Quelle: dpa

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".

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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