Künstliche Gehirne zeigen erstaunliche Entwicklung über sieben Jahre

Winzige, aus menschlichen Stammzellen gezüchtete Gehirnstrukturen können über Jahre hinweg reifen und dabei biologische Veränderungen durchlaufen, die denen menschlicher Gehirnzellen ähneln. Das zeigt eine neue Arbeit eines US-geführten Forschungsteams.

Hohes Alter für Mini-Gehirne

Die Wissenschaftler hielten die sogenannten Hirnorganoide rund sieben Jahre lang am Leben und damit länger als je zuvor. Die Ergebnisse ihres Projekts ermöglichen unter anderem neue Einblicke in die Entwicklung und Entstehung neurologischer Erkrankungen.

Hirnorganoide sind wenige Millimeter große Zellverbände, die aus Stammzellen erzeugt werden. Sie sollen bestimmte Eigenschaften des menschlichen Gehirns nachbilden und unter anderem dabei helfen, Medikamente zu testen, ohne dafür Tierversuche durchführen zu müssen. Bisher überlebten solche Modelle allerdings meist nur wenige Monate. Damit konnten Forscher vor allem frühe Entwicklungsphasen untersuchen, während sich ein menschliches Gehirn über nahezu zwei Jahrzehnte hinweg entwickelt.


Das Team um Paola Arlotta von der Harvard University konnte nun zeigen, dass die künstlichen Gewebestrukturen auch über einen Zeitraum von sieben Jahren hinweg Veränderungen durchmachen. Mithilfe von drei unterschiedlichen genetischen "Uhren" bestimmten die Forscher das biologische Alter der Zellen. Alle Verfahren deuteten darauf hin, dass sich die Organoide mit der Zeit in einer Weise veränderten, die vergleichbar mit normalen Gehirnzellen ist.

Nach Ansicht der Wissenschaftler speichern die Organoide dabei gewissermaßen ihre bisherige Entwicklung. Die Studie, die im Fachjournal Nature veröffentlicht wurde, spricht davon, dass die Zellen den Ablauf der Zeit "aufzeichnen" und bereits durchlaufene Entwicklungsschritte auf zellulärer Ebene erhalten. Mit einem persönlichen Gedächtnis sei das jedoch nicht vergleichbar, betonte Arlotta. Die Organoide sind deutlich einfacher aufgebaut als ein menschliches Gehirn und verfügen weder über Sinneseindrücke noch über ein Bewusstsein.

Krankheiten erforschen

In einem weiteren Experiment vermischten die Forscher ein Jahr alte Zellen mit erst zwei Wochen alten Zellen. Während sich die jungen Zellen normal entwickelten, übersprangen die älteren einen Teil der Entwicklung und bildeten schneller bestimmte Nervenzellen. Die Wissenschaftler sprechen deshalb von einer Art Zeitverzerrung bei der Gehirnentwicklung.

Die Erkenntnisse könnten langfristig genutzt werden, um bestimmte Zelltypen gezielt schneller reifen zu lassen. Auch bei der Erforschung von Krankheiten wie Autismus oder Schizophrenie könnten langlebige Organoide neue Möglichkeiten eröffnen. Das bisherige Rekordalter solcher Modelle lag laut Studie bei knapp zwei Jahren. Ob sie theoretisch sogar länger als ein Mensch leben könnten, ist allerdings offen. Die für die aktuelle Untersuchung gezüchteten Organoide wurden inzwischen zerstört.


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