September 21, 2021

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Deutsche Forscher züchten Gehirnzellen mit rudimentären “Augen”

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Science-Fiction wird schnell zur wissenschaftlichen Tatsache. Ein Team deutscher Wissenschaftler erstellt kleine Cluster von Gehirnzellen, die im Labor gezüchtet werden, um grundlegende Augenstrukturen zu entwickeln, die Licht wahrnehmen und mit dem Gehirn kommunizieren können.

Die kugelförmigen Massen, die als “Gehirn-Organoide” klassifiziert werden, werden den Forschern zufolge in einer Petrischale aus Stammzellen erzeugt, die die normale Funktion jeder Zelle im Körper nachbilden können.

In der Studie veröffentlicht in Stammzelle,1 Wissenschaftler des Instituts für Humangenetik der Heinrich-Heine-Universität in Düsseldorf verwendeten Stammzellen Organoide aus den “optischen Abschnitten” wachsen lassen, was ein frühes Stadium ist, wenn die Augen entwickeln sich bei einem Fötus im Alter von etwa fünf Wochen.

Die Forscher stellten fest, dass während Embryogenese, entwickeln sich aus dem Zwischenhirn über einen mehrstufigen Prozess von Organogenese. Verwenden von induzierte pluripotente Stammzelle (iPSC) versuchte das Team, die Komplexität zu vereinfachen und die Bildung bilateraler Sehbläschen im Zusammenhang mit dem Vorderhirn, der Zelldiversität und der Funktionalität zu demonstrieren.

Das Team stellte fest, dass Organoide im Gehirn nach etwa 30 Tagen versuchen, Sehbläschen aufzubauen, die sich innerhalb von 60 Tagen allmählich als sichtbare Strukturen entwickeln.

Diese Sehbläschen enthaltenden Hirnorganoide (OVB-Organoide) bilden die zellulären Bestandteile eines sich entwickelnden Sehbläschens, einschließlich primitiver und linsenähnlicher Hornhautepithelzellen, retinalem Pigmentepithel, Netzhautzellen Vorläuferzellen, axonale Projektionen und elektrisch aktive neuronale Netze.

OVB-Organoide weisen auch Synapsin-1 auf, myelinisierte kortikale Neuronen, die positiv für CTIP sind und Mikroglia. Interessanterweise könnten verschiedene Lichtintensitäten die photosensitive Aktivität von OVB-Organoiden auslösen und die Lichtempfindlichkeiten könnten nach vorübergehendem Photobleaching zurückgesetzt werden.

„Gehirn-Organoide haben die intrinsische Fähigkeit, die primitiven sensorischen Strukturen, die mit dem Vorderhirn verbunden sind, auf topographisch eingeschränkte Weise selbst zu organisieren und könnten Studien der interorganischen Interaktion innerhalb eines einzelnen Organoids ermöglichen“, schreiben die Forscher.

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Die winzigen Organoide sind etwa 0,1 Zoll breit (2,54 Millimeter) und die Becher, in denen sie sich befinden, sind ebenfalls winzig und messen jeweils 0,0008 Zoll (0,02 Millimeter).

Sie wachsen jedoch paarweise und enthalten einige Merkmale authentischer Augen, wie Hornhaut, Linsen und primitive Netzhaut, die es ihnen ermöglichen, Licht zu “sehen”.

Sie würden auch Neuronen entwickeln, die Nervenzellen sind, die die Kommunikation mit dem zentralen Gehirn ermöglichen.

Die Forscher beleuchteten auch die Organoide in der Tasse und fanden elektrische Signale, die durch ihre Nervenbahnen fließen, was darauf hindeutet, dass bestimmte “visuelle Informationen” übertragen wurden.

Letztendlich könnte die Arbeit zur Herstellung von im Labor gezüchteten Netzhäuten für Patienten mit Sehverlust führen.

Referenz

1 Elke Gabriel, PhD, et al.; Organoide im menschlichen Gehirn bauen funktionsintegrierte bilaterale Sehbläschen zusammen; Stammzelle; veröffentlicht am 17.08.2021; https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S19345990921002952?via%3Dihub#!

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