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 großer Fortschritt in der modernen Biomedizintechnik und Neurowissenschaft – Foto: AI

In einer Veröffentlichung im Fachjournal „ Advanced Science“ erklärte ein Forscherteam der Johns Hopkins University (USA), dass diese Nervenzellcluster das gleiche Aktivitätsniveau aufweisen wie ein 40 Tage alter menschlicher Fötus. Dies eröffnet neue Perspektiven für die Behandlung neurologischer Erkrankungen wie Parkinson und Alzheimer.

„Künstliche Gehirne“ kommen der Realität näher

Diese sogenannten menschlichen Gehirnorganoide werden aus pluripotenten Stammzellen gezüchtet, die sich in verschiedene Hirnregionen differenzieren können. Sie sind nicht bewusstlos, können aber grundlegende Funktionen wie Gedächtnis und Lernen erfüllen.

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

Bisher simulieren die meisten der erstellten Organoide jedoch nur eine bestimmte Hirnregion wie die Großhirnrinde, das Mittelhirn oder das Kleinhirn, reproduzieren aber nicht die Art und Weise, wie Hirnregionen Aktivitäten koordinieren, wie in der Realität. Um neurologische Entwicklungsstörungen oder psychiatrische Störungen zu untersuchen, benötigt die Wissenschaft ein Modell, das das gesamte menschliche Gehirn in Aktion darstellt.

Laut Forscherin Annie Kathuria können wir niemanden bitten, uns einen Blick in sein Gehirn zu gewähren, um Autismus zu erforschen. Doch mithilfe von Organoid-Modellen des gesamten Gehirns könnten wir den Krankheitsverlauf direkt überwachen und so die Wirksamkeit von Behandlungen testen und sogar Behandlungspläne personalisieren.

Nach jahrelangen Experimenten war Kathurias Team eines der ersten weltweit , das multiregionale Gehirn-Organoide (MRBOs) entwickelte. Zunächst kultivierten sie Neuronen aus verschiedenen Regionen des menschlichen Gehirns zusammen mit den darunterliegenden Blutgefäßen in separaten Kulturschalen. Diese Regionen wurden dann mithilfe eines „Bio-Superkleber“-Proteins verbunden, das die Verbindung und Interaktion der Gewebe miteinander ermöglicht.

Infolgedessen begannen Hirnregionen, synchronisierte elektrische Aktivität zu erzeugen und bildeten ein einheitliches Netzwerk. Bemerkenswerterweise registrierte das Forschungsteam auch das erste Auftreten der Blut-Hirn-Schranke. Dabei handelt es sich um die Zellschicht, die das Gehirn umgibt und dazu beiträgt, Substanzen zu kontrollieren, die ins Gehirn gelangen können.

Neue Möglichkeiten in der Behandlung neurologischer Erkrankungen

Obwohl jedes MRBO viel kleiner ist als ein echtes menschliches Gehirn, enthält es nur 6-7 Millionen Neuronen, verglichen mit zig Milliarden bei einem Erwachsenen. Da diese Modelle jedoch etwa 80 % der für die frühe fetale Entwicklung charakteristischen Zellen enthalten, bieten sie beispiellose Analysemöglichkeiten.

Laut dem Johns Hopkins-Team könnten MRBO-Tests dazu genutzt werden, Medikamente an menschlichen statt an Tiermodellen zu testen. Derzeit scheitern 85 bis 90 Prozent der Medikamente in klinischen Studien der Phase 1. Bei Medikamenten zur Behandlung neurologischer Erkrankungen liegt diese Rate sogar bei 96 Prozent. Das liegt vor allem daran, dass präklinische Studien stark auf Mäusen oder anderen Tiermodellen basieren.

Der Wechsel zu MRBO-Tests kann den Fortschritt beschleunigen und die Erfolgsquote verbessern.

„Alzheimer, Autismus und Schizophrenie betreffen allesamt das gesamte Gehirn, nicht nur eine Region. Wenn wir verstehen, was in den frühen Stadien der Gehirnentwicklung passiert, finden wir möglicherweise völlig neue Angriffspunkte für die Behandlung“, sagte die Forscherin Annie Kathuria.

Experten zufolge stellt die Forschung einen großen Fortschritt in der modernen Biomedizintechnik und Neurowissenschaft dar. Ausgehend von komplexen Organoidmodellen können Wissenschaftler zur personalisierten Diagnose und Behandlung übergehen, bei der für jeden Patienten ein eigenes Gehirnmodell erstellt wird, um die Wirkung von Medikamenten präzise zu testen.

Darüber hinaus liegen die Zukunftspotenziale in Gehirn-Computer-Schnittstellen und sogar in einer neuen Richtung für künstliche Intelligenz auf der Grundlage biologischer Organoide.

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MINH HAI

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