Durchbruch: Erfolgreiche Kultivierung menschlicher Miniaturgehirne

Amerikanischen Forschern ist gerade ein Durchbruch gelungen, indem sie erfolgreich „Mini-Gehirne“ mit voll funktionsfähigen Bereichen des menschlichen Gehirns entwickelt haben, mit deren Hilfe sich fast die gesamte neuronale Aktivität simulieren lässt.

Die erfolgreiche Entwicklung von „Mini-Gehirnen“ ist ein bedeutender Fortschritt 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 Nervenzellansammlungen die gleiche Aktivität aufweisen wie ein 40 Tage alter menschlicher Fötus. Dies eröffnet neue Perspektiven für die Behandlung neurologischer Erkrankungen wie Parkinson und Alzheimer.

„Künstliche Gehirne“ rücken der Realität immer näher.

Diese Zellansammlungen, sogenannte humane Hirnorganoide, 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 können diese Organoide in den letzten Jahren nicht nur bioelektrische Aktivität zeigen, sondern auch einfache Roboter steuern oder sogar einfache Videospiele wie Pong "spielen", was einst in der Neurobiologie als Wunder galt.

Bislang simulieren die meisten entwickelten Organoide jedoch lediglich bestimmte Hirnregionen wie Großhirnrinde, Mittelhirn oder Kleinhirn, ohne die reale Koordination der Hirnregionen nachzubilden. Für die Erforschung neurologischer Entwicklungsstörungen oder psychiatrischer Erkrankungen benötigt die Wissenschaft ein Modell, das das gesamte menschliche Gehirn in Aktion repräsentiert.

Laut der Forscherin Annie Kathuria können wir von einer Person nicht verlangen, dass wir ihr Gehirn untersuchen, um Autismus zu erforschen. Organoidmodelle des gesamten Gehirns könnten es uns jedoch ermöglichen, den Krankheitsverlauf direkt zu beobachten und dadurch die Wirksamkeit von Behandlungen zu testen und sogar Therapiepläne zu personalisieren.

Nach jahrelangen Experimenten entwickelte Kathurias Team als eines der ersten weltweit multiregionale Hirnorganoide (MRBOs). Zunächst kultivierten sie Neuronen aus verschiedenen Regionen des menschlichen Gehirns zusammen mit den darunterliegenden Blutgefäßen in separaten Kulturschalen. Diese Regionen wurden anschließend mithilfe eines „Bio-Superklebers“ verbunden, der es den Geweben ermöglicht, sich zu verbinden und miteinander zu interagieren.

Infolgedessen begannen verschiedene Hirnregionen, synchronisierte elektrische Aktivität zu erzeugen und ein einheitliches Netzwerk zu bilden. Bemerkenswerterweise dokumentierte das Forschungsteam auch das erstmalige Auftreten der Blut-Hirn-Schranke. Dabei handelt es sich um die Zellschicht, die das Gehirn umgibt und dazu beiträgt, den Eintritt von Substanzen ins Gehirn zu kontrollieren.

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 analytische Möglichkeiten.

Laut dem Team der Johns Hopkins Universität könnte MRBO dazu genutzt werden, Medikamente an menschlichen Modellen anstatt an Tieren zu testen. Derzeit scheitern 85–90 % der Medikamente in Phase-1-Studien, bei Medikamenten zur Behandlung neurologischer Erkrankungen liegt diese Quote sogar bei bis zu 96 %, vor allem weil präklinische Studien stark auf Mäusen oder anderen Tiermodellen basieren.

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

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

Experten zufolge stellt die Forschung einen bedeutenden Fortschritt in der modernen Biomedizintechnik und den Neurowissenschaften dar. Ausgehend von komplexen Organoidmodellen können Wissenschaftler nun personalisierte Diagnosen und Behandlungen entwickeln, bei denen für jeden Patienten ein individuelles Gehirnmodell erstellt wird, um die Wirkung von Medikamenten präzise zu testen.

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

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MINH HAI

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