Zum ersten Mal war es möglich, neuronale Miniaturstrukturen mit einem eigenen Gefäßnetzwerk zu züchten - "Mini-Gehirne" für die Forschung und Implantation von Patienten.
Bereits 2013 entwickelten österreichische Wissenschaftler eine Methode zum Züchten kleiner dreidimensionaler Strukturen aus menschlichen Neuronen - "Organellen" des Gehirns für die biomedizinische Forschung. Jetzt wurden diese Technologien auf die nächste Stufe gebracht, wodurch das Organoid gezwungen wurde, sein eigenes Gefäßsystem zu bilden und es dem realen Gehirn noch näher zu bringen.
Ben Waldau und seine Kollegen von der University of California in Davis berichten darüber in einem Artikel, der in der Zeitschrift NeuroReport veröffentlicht wurde. Laut Wissenschaftlern könnten solche Organellen in Zukunft als Implantate fungieren, um die verlorenen Hirnfragmente zu ersetzen. Das Vorhandensein des Gefäßnetzwerks ermöglicht das Wachstum größerer Strukturen und deren Erhaltung für längere "in vitro" sowie deren zukünftige Integration in das lebende Gehirn.
Valdau und seine Co-Autoren erhielten Neuronen von Patienten, die sich einer Gehirnoperation unterzogen, und verwandelten sie in induzierte pluripotente Stammzellen. Dann mussten sie sich entwickeln und differenzierten sich in Zellen - Vorläufer von Neuronen sowie in Zellen des Endothels, das die Wände der Gefäße des Kreislauf- und Lymphsystems bildet. Nach 34 Tagen getrennter Kultivierung wurden beide Zellen vereinigt und in eine Gelproteinbasis gegeben, wonach sie weitere drei bis fünf Wochen gezüchtet wurden.
Eine Scheibe eines gewachsenen Organoids. Der Pfeil zeigt ein Gefäß an, das tief in seine Struktur hineingewachsen ist / Pham et al.
Während dieser Zeit wurde schließlich das Organoid gebildet, das sich in ein "Mini-Gehirn" mit allen notwendigen Zelltypen verwandelte und von einem komplexen Netzwerk von Gefäßen durchdrungen war. Laut Wissenschaftlern ist die resultierende Struktur hinsichtlich der Komplexität mit dem Gehirn eines Embryos im zweiten Trimester der Entwicklung vergleichbar, obwohl ihre Größe etwa 3,5 Millimeter beträgt.
Zusätzlich wurden parallele Experimente durchgeführt, bei denen "halbreife" Organellen aus Zellen - Vorläufer von Neuronen und Endothel - nicht in einem Proteingel, sondern in einem lebenden Organismus kultiviert wurden. Zu diesem Zweck wurden sie chirurgisch in das Gehirn von Mäusen implantiert. Zwei Wochen später überprüften die Wissenschaftler ihren Zustand und stellten fest, dass sie ebenfalls gewachsen waren und ein Gefäßsystem bildeten.
Sergey Vasiliev
Werbevideo:
