Deutsche Forscher züchten Gehirnzellen mit rudimentären „Augen“

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

Den Forschern zufolge werden die kugelförmigen Massen, die als „Gehirnorganoide“ klassifiziert werden, in einer Petrischale aus Stammzellen erzeugt, die die normale Funktion jeder Zelle im Körper wiederherstellen können.

In der Studie, veröffentlicht in Selstamsel,¹ verwendet von Wissenschaftlern des Instituts für Humangenetik der Heinrich-Heine-Universität in Düsseldorf, Deutschland Stammverkäufer um die Organoide aus den ‚optischen Bechern‘ zu züchten, die sich noch in einem frühen Stadium befinden Augen entwickelt sich bei einem Fötus im Alter von etwa fünf Wochen.

Die Forscher stellten fest, dass während Embryogenese, optische Vesikel aus dem Zwischenhirn über einen mehrstufigen Prozess von Organogenese. Verwenden induzierte pluripotente Stammzelle (iPSC), die aus menschlichen Gehirnorganen gewonnen wurde, versuchte das Team, die Komplexität zu vereinfachen und die Bildung prähistorischer bilateraler optischer Vesikel, zelluläre Diversität und Funktionalität zu demonstrieren.

Das Team stellte fest, dass die Organoide des Gehirns etwa 30 Tage damit verbringen, optische Vesikel zusammenzusetzen, die sich innerhalb von 60 Tagen allmählich zu sichtbaren Strukturen entwickeln.

Diese optischen Vesikel enthaltenden Hirnorganoide (OVB-Organoide) bilden die sich entwickelnden Komponenten eines sich entwickelnden optischen Vesikels, einschließlich primitivem Hornhautepithel und linsenähnlichen Zellen, retinalem Pigmentepithel, Retinal Vorläuferzellen, axonähnliche Projektionen und elektrisch aktive neuronale Netze.

OVB-Organoide zeigen auch Synapsin-1, CTIP-positive myelinisierte kortikale Neuronen und Mikroglia. Interessanterweise können unterschiedliche Lichtintensitäten die lichtempfindliche Aktivität von OVB-Organoiden verursachen, und die Lichtempfindlichkeit kann nach vorübergehendem Photobleichen wiederhergestellt werden.

„Die Gehirnorganoide haben die intrinsische Fähigkeit, prä-hirnbezogene primitive sensorische Strukturen auf topographisch begrenzte Weise selbst zu organisieren und können interorganische Interaktionsstudien innerhalb eines einzelnen Organoids ermöglichen“, schreiben die Forscher.

Die kleinen Organoide sind etwa 2,5 Zoll breit (2,54 Millimeter) und die Becher, in denen sie sich befinden, sind ebenfalls klein und messen jeweils 0,0008 Zoll (0,02 Millimeter).

Sie wachsen jedoch paarweise und enthalten einige Merkmale echter Augen, wie Hornhaut, Linsen und primitive Netzhaut, damit sie Licht „sehen“ können.

Berichten zufolge entwickeln sie auch Neuronen, die Nervenzellen sind, die die Kommunikation mit dem zentralen Gehirn ermöglichen.

Die Forscher beleuchteten auch die Organoide im Becher und entdeckten elektrische Signale, die sich entlang ihrer Nervenbahnen bewegen, was darauf hindeutet, dass „visuelle Informationen“ übertragen werden.

Schließlich könnte die Arbeit dazu führen, dass im Labor Netzhäute für erblindete Patienten erstellt werden.

Referenz

1 Elke Gabriel, PhD, et al.; Organoide des menschlichen Gehirns sammeln funktionell integrierte bilaterale optische Vesikel; Selstamsel; veröffentlicht 17.08.2021; https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S19345990921002952?via%3Dihub#!