Gehirnzellen bilden Entwicklungsstörung im Labor nach

Heterotopie ist eine Erbkrankheit, bei der die Wanderung von Neuronen während der Gehirnentwicklung gestört ist. Dadurch ist der Kortex deformiert. Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Psychiatrie (MPI) haben die Entwicklungsstörung, die zu geistiger Behinderung und Epilepsie führen kann, nun im Labor nachgebildet.

Die Forschungsgruppe von Silvia Cappello am MPI setzte in enger Zusammenarbeit mit anderen Forschern, vor allem mit dem Labor von Barbara Treutlein am Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie in Leipzig, Gehirn-Organoide ein, um entwicklungsbedingte Fehlfunktionen des Gehirns nachzubilden. Diese Modelle für Gehirnentwicklung haben die Neurowissenschaften revolutioniert, da sie sehr realitätsnah nachstellen, wie sich Neuronen entwickeln. Während der Reifung des menschlichen Gehirns wachsen und verbinden sich neue Zellen in einer ganz bestimmten Reihenfolge.

Die Gehirn-Organoide dieser Studie wurden aus Hautzellen von Patienten entwickelt. Forschungsleiterin Silvia Cappello erklärt: „Wir haben die Hautzellen in induzierte pluripotente Stammzellen umprogrammiert. Mit diesen Stammzellen können wir Hirnzellen erzeugen, die sich zu vielen verschiedenen Typen entwickeln können.“ Dabei entdeckten die Forscher einen kompletten Satz molekularer Signaturen, der für die krankhaft veränderten Zellen spezifisch ist. Dadurch erhielten sie auch wertvolle Ansätze und Ideen für Therapiemöglichkeiten.

Die Entwicklung des menschlichen Gehirns in vitro nachzubilden, birgt enormes Potenzial, um aus Forschungsergebnissen Therapien zu entwickeln. Da ein Gehirn-Organoid aus den Zellen eines einzelnen Menschen entsteht, können Wissenschaftler genau erforschen, was bei genau diesem Patienten im Gehirn passiert. Auf diese Weise haben Gehirn-Organoide Forschern bereits geholfen, das Zikavirus oder die Alzheimer-Krankheit und Autismus besser zu verstehen.

Cappello stellt abschließend fest: “Gehirn-Organoide sind sehr vielversprechend für die Entwicklung neuer Behandlungsmethoden und ihre Validierung ist ein extrem wichtiger Schritt hin zum Verständnis von Entwicklungsstörungen und neurologischen Störungen.“

Originalpublikation:
Klaus J. et al.: Altered neuronal migratory trajectories in human cerebral organoids derived from individuals with neuronal heterotopia. Nature medicine, 11. März 2019