La Jolla/Wien – Im Wissenschaftsjahr 2013 waren die Wiener Mini-Hirne eine der großen internationalen Sensationen. Forschern um Jürgen Knoblich vom Institut für Molekulare Biotechnologie (IMBA) war es damals gelungen, funktionsfähige menschliche Gehirnstrukturen im Labor aus Stammzellen zu züchten. Diese sogenannten Organoide entsprechen der frühen Entwicklung des Gehirns, etwa auf der Stufe eines Embryos.

Embryonale Stammzellen werden bei diesem Verfahren in der Petrischale durch spezielle Zellkulturverfahren dazu gebracht, die einzelnen Schritte der embryonalen Gehirnentwicklung im Labor nachzuahmen und sich zu Nervenzellen auszudifferenzieren. In wenigen Monaten bildet sich so ein etwa erbsengroßer Gewebeverband, der dem Stadium eines embryonalen Gehirns entspricht.

Epigenetische Ähnlichkeiten

Nun berichten Forscher um Jürgen Knoblich und Joseph Ecker (Salk Institute) im Fachblatt "Cell Reports", dass diese Mini-Hirne dem richtigen Gehirn auch in den "epigenetischen" Merkmalen ähneln. Diese epigenetischen Strukturen sind kleine Molekülgruppen, die bestimmen, welche Abschnitte auf der DNA abgelesen werden und welche auf "stumm" geschaltet werden. Dieses sogenannte Epigenom wirkt eine Ebene über dem Genom und kann durch umweltbedingte Faktoren wie Stress oder Ernährung beeinflusst werden.

Gerade bei der Ausprägung von neurologischen Erkrankungen wie etwa Schizophrenie scheinen epigenetische Faktoren eine wichtige Rolle zu spielen, erklärte das IMBA in einer Aussendung. In den Worten von Joseph Ecker: "Gehirn-Organoide unterscheiden sich hinsichtlich ihrer epigenetischen Merkmale von echten Gehirnen, da sie in einer vollkommen anderen Umgebung heranwachsen, doch erstaunlicherweise gibt es ähnliche Muster."

Laut Ecker könnte man In Zukunft daher versuchen, die epigenetischen Merkmale des Gehirnes auch auf das Modell zu übertragen. "Dies könnte uns helfen, die komplexe Funktion des menschlichen Gehirnes noch besser zu simulieren, um die Ausprägung von Krankheiten noch besser zu verstehen." (red, 21.12.2016)