Durchbruch: Erfolgreiche Züchtung eines Miniatur-Menschengehirns.

Amerikanischen Forschern ist ein Durchbruch gelungen: Sie entwickelten erfolgreich „Mini-Gehirne“ mit allen Funktionsbereichen des menschlichen Gehirns, wodurch sie die neuronale Aktivität nahezu vollständig simulieren können.

Die erfolgreiche Entwicklung von „Mini-Gehirnen“ ist ein bedeutender Durchbruch in der modernen Biomedizintechnik und Neurowissenschaft – Foto: KI

In einer Veröffentlichung in der Fachzeitschrift „Advanced Science“ berichtete ein Forschungsteam der Johns Hopkins University (USA), dass diese neuronalen Zellcluster eine ähnliche Aktivität wie ein 40 Tage alter menschlicher Fötus aufwiesen. Dies eröffnet neue Perspektiven für die Behandlung neurologischer Erkrankungen wie Parkinson und Alzheimer.

„Künstliche Gehirne“ rücken der Realität immer näher.

Diese als menschliche Hirnorganoide bekannten Zellverbände werden aus pluripotenten Stammzellen gezüchtet, die sich in verschiedene Hirnregionen differenzieren können. Sie sind nicht bewusst, können aber grundlegende Funktionen wie Gedächtnis und Lernen ausführen.

Dank der Entwicklung der 3D-Technologie haben diese Organoide in den letzten Jahren nicht nur bioelektrische Aktivität gezeigt, sondern können auch einfache Roboter steuern oder sogar einfache Videospiele wie Pong "spielen", was einst als Wunder auf dem Gebiet der Neurobiologie galt.

Bislang simulieren die meisten entwickelten Organoide jedoch lediglich spezifische Hirnregionen wie die Großhirnrinde, das Mittelhirn oder das Kleinhirn und bilden die reale Koordination dieser Hirnregionen noch nicht ab. Um neurologische Entwicklungsstörungen oder psychiatrische Erkrankungen zu erforschen, benötigt die Wissenschaft Modelle, die das gesamte menschliche Gehirn in Aktion repräsentieren.

Laut der Forscherin Annie Kathuria können wir niemanden bitten, sein Gehirn untersuchen zu lassen, um Autismus zu erforschen. Organoidmodelle des gesamten Gehirns könnten es uns jedoch ermöglichen, den pathologischen Prozess direkt zu beobachten und so die Wirksamkeit von Behandlungen zu überprüfen und sogar Behandlungspläne zu personalisieren.

Nach jahrelangen Experimenten entwickelte Kathurias Team als eines der ersten weltweit ein multiregionales Hirnorganoid (MRBO). Zunächst kultivierten sie Neuronen aus verschiedenen Regionen des menschlichen Gehirns zusammen mit grundlegenden Blutgefäßen in separaten Kulturschalen. Diese Regionen wurden dann mithilfe eines „biologischen Superklebers“ verbunden, wodurch die Gewebe miteinander interagieren konnten.

Infolgedessen beginnen Hirnregionen, synchronisierte elektrische Aktivität zu erzeugen und ein einheitliches Netzwerk zu bilden. Bemerkenswerterweise beobachtete das Forschungsteam auch das erstmalige Auftreten der Blut-Hirn-Schranke. Diese Zellschicht umgibt das Gehirn und trägt dazu bei, zu regulieren, welche Substanzen ins Gehirn gelangen können.

Neue Möglichkeiten in der Behandlung neurologischer Erkrankungen.

Obwohl sie deutlich kleiner sind als ein menschliches Gehirn – jedes MRBO enthält nur 6–7 Millionen Neuronen im Vergleich zu mehreren zehn Milliarden in einem erwachsenen Gehirn. Da jedoch etwa 80 % der Zellen für die frühe fetale Entwicklung charakteristisch sind, bieten diese Modelle beispiellose Analysemöglichkeiten.

Laut dem Forschungsteam der Johns Hopkins Universität könnten MRBOs (Medikamente mit unterschiedlichen biologischen Eigenschaften) dazu verwendet werden, Medikamente an menschlichen Modellen anstatt an Tieren zu testen. Derzeit scheitern 85–90 % der Medikamente in Phase-1-Studien, und diese Quote liegt bei Medikamenten zur Behandlung neurologischer Erkrankungen sogar bei bis zu 96 %, vor allem weil präklinische Studien hauptsächlich auf Mäusen oder anderen Tiermodellen basieren.

Die Umstellung auf MRBO-Tests könnte dazu beitragen, den Fortschritt zu beschleunigen und die Erfolgsquoten zu verbessern.

„Alzheimer, Autismus und Schizophrenie betreffen das gesamte Gehirn, nicht nur einen bestimmten Bereich. Wenn wir verstehen, was in den frühen Stadien der Gehirnentwicklung geschieht, könnten wir völlig neue Therapieansätze finden“, erklärte die Forscherin Annie Kathuria.

Experten betrachten diese Forschung als einen bedeutenden Durchbruch in der modernen Biomedizintechnik und den Neurowissenschaften. Ausgehend von komplexen Organoidmodellen können Wissenschaftler personalisierte Diagnosen und Behandlungen entwickeln, bei denen für jeden Patienten ein individuelles Gehirnmodell erstellt wird, um die Wirkung von Medikamenten präzise zu beurteilen.

Darüber hinaus umfasst das Zukunftspotenzial Gehirn-Computer-Schnittstellen und sogar eine neue Richtung für künstliche Intelligenz auf der Basis biologischer Organoide.

Zurück zum Thema

MINH HAI

Quelle: https://tuoitre.vn/dot-pha-nuoi-cay-thanh-cong-nao-nguoi-thu-nho-20250729171444933.htm