Im Labor gezüchtete Mini-Gehirne entwickeln rudimentäre Augen: Stammzellenforschung

Jahr für Jahr macht die Stammzellenforschung große Schritte nach vorn. Die erstaunlichen Entdeckungen der Wissenschaftler öffnen nicht nur die Tür zur Zukunft, sondern stellen auch unsere Überzeugungen in Frage. Ein Beispiel für diesen Fortschritt sind die im Labor entwickelten Mini-Gehirne, die ihrerseits augenähnliche Strukturen hervorgebracht haben. Aber wie ist das möglich? Schauen wir uns gemeinsam an, was hinter diesen Ergebnissen steckt und was die Zukunft der Forschung bringt.

Entwicklung von Mini-Gehirnen aus Stammzellen im Labor

Freepik

Die in Cell Stem Cell veröffentlichten Forschungsergebnisse machen gleich zu Beginn deutlich, dass die Entwicklung von Mini-Gehirnen im Labor keineswegs neu ist. Technisch gesehen handelt es sich nicht einmal um Gehirne im engeren Sinne, sondern um kleine dreidimensionale Strukturen, die aus induzierten pluripotenten Stammzellen gezüchtet werden. Die Zellen stammen von erwachsenen Menschen, werden durch Reverse Engineering in den Status von Stammzellen zurückversetzt und dann dazu gebracht, zu Klumpen von Hirngewebe zu wachsen.

Das bedeutet, dass wir natürlich auch von Mini-Gehirnen sprechen können. Aber nichts, was an Gedanken, Gefühle oder Bewusstsein erinnert. Diese Strukturen sind in der Praxis hervorragende Testobjekte, die an echten Gehirnen unmöglich durchgeführt werden können. Sowohl aus ethischen als auch aus praktischen Gründen ist es daher besser, mit den kleinen Klumpen von Gehirnmasse zu arbeiten, die wir auch als Mini-Gehirne bezeichnen können. Dieses Mal konzentrierte sich das Forscherteam um Dr. Gopalakrishnan auf die Entwicklung der Augen.

Mini-Gehirne beginnen, besondere Augen zu entwickeln

Gabriel et at./Cell Stem Cell

Die Augenentwicklung an sich ist ein komplizierter Prozess, der für das Verständnis von Netzhauterkrankungen von grundlegender Bedeutung ist. Die Forscher, die die Mini-Gehirn-Studie durchführten, präparierten das Hirngewebe so, dass die Bedingungen für die Augenentwicklung gefördert wurden. Und die Ergebnisse waren überraschend: Die Minigehirne waren in der Lage, in nur 30 Tagen Augenbecher zu entwickeln, wobei die Strukturen nach 50 Tagen deutlich sichtbar waren.

Das Team stellte fest, dass diese Sehnäpfe verschiedene Arten von Netzhautzellen enthielten, was ein vielversprechender erster Schritt war, aber sie organisierten sich auch in lichtempfindlichen neuronalen Netzen. Kurz gesagt, die neuen Strukturen können nicht als "Augen" im engeren Sinne bezeichnet werden, ebenso wenig wie die Hirnmasse, aus der sie entstanden sind, als "Gehirn" bezeichnet werden kann. Dennoch entwickelten sich die Zellen ordnungsgemäß und zeigten eine konsistente Entwicklung der Netzhautkonnektivität mit Regionen des Gehirngewebes. Nach Angaben der Forscher entwickelten 73 % der Mini-Gehirne Sehzellen, was den Weg für eine neue Forschungsrichtung und ein außerordentliches medizinisches Potenzial ebnet.

Wie sieht die Zukunft der Augenforschung mit Minigehirnen aus?

Gabriel et at./Cell Stem Cell

Die Forschung hat also gezeigt, dass im Labor gezüchtete Minihirne unter bestimmten Bedingungen spontan rudimentäre Augenstrukturen entwickelt haben. Die Untersuchung dieser Strukturen kann zu unserem Wissen über die Wechselwirkungen zwischen Gehirn und Auge während der Embryonalentwicklung beitragen. So wird es auch möglich sein, angeborene Störungen der Netzhaut zu modellieren und spezifische Zellen herzustellen, um personalisierte Medikamententests und Implantationstherapien zu ermöglichen.

Kurzum, die Erforschung dieser rudimentären Strukturen ist kein Selbstzweck, wie man meinen könnte, wenn man allgemein von Stammzellenforschung spricht. Vielmehr ist es den Forschern gelungen, eine äußerst komplexe Entwicklung im Kleinen zu analysieren und den ersten Schritt zu einer allgemeineren Studie zu machen. In Zukunft sind gezielte Forschungen und konkrete Ergebnisse erforderlich, in der Hoffnung, neue therapeutische Perspektiven und neue Lösungen für bekannte Probleme zu finden.