Wissenschaftler von Stanford haben menschliches Hirngewebe in Mäusen gezüchtet, bei denen der größte Teil ihres eigenen Gehirns entfernt worden war, und die Mäuse melden den Forschern bereits Dinge, die menschliche Organoide allein nicht hätten berichten können. STATs Studie, die am Mittwoch in Nature veröffentlicht wurde, zeigt, dass menschliche Gehirnzellen mehr können als nur in einer Schale zu sitzen – sie können in die Rückenmark eindringen und sich mit lebendem Gewebe verbinden.
Der Ansatz, der als „neuro-chimerische“ Mäuse bezeichnet wird, bietet Forschern eine Möglichkeit, das schwierige Problem der Untersuchung von menschlichen Gehirnzellen im Labor zu umgehen. Menschliche Organoide sind dreidimensionale, gehirnähnliche Strukturen, die aus Stammzellen gezüchtet werden, aber ihnen fehlt die Dynamik von echtem Gehirngewebe. Chimerische Mäuse ändern dies, indem sie fehlendes Gehirngewebe durch die Organoide ersetzen und die menschlichen Zellen dazu zwingen, sich zu verhalten, als gehörten sie zu einem lebenden System.
Die Mäuse hinter der Studie
Das Stanford-Team entfernte genetisch große Teile der Mäusegehirne, bevor es menschliche Organoide hinzufügte. Die resultierenden Tiere haben Gehirne, die etwa halb menschlich sind, gemessen am Volumen, obwohl das genaue Maß in der Studie nicht angegeben wird.
Die menschlichen Zellen fanden sich an Stellen, die menschliche Organoide allein nicht erreichen können. Eine Art, sogenannte Pyramidenprojektionsneuronen, wuchsen in die Rückenmark der Tiere hinein. Das ist eine bemerkenswerte Erkenntnis für Wissenschaftler, die verstehen wollen, wie sich diese Neuronen in lebenden Systemen verhalten, anstatt in einer Schale.
Was die menschlichen Zellen wurden
Die Wissenschaftler fanden Hinweise auf eine spezialisierte Art von Neuronen, die nur in Säugetieren mit großem Gehirn vorkommt, darunter Elefanten, Wale und Primaten. Diese Neuronen sind mit der sozialen Kognition verbunden, und die Studie liefert den ersten Beweis für ihr Auftreten in menschlichen Organoiden innerhalb eines lebenden Tieres.
Die Erkenntnis ist wichtig, weil diese Neuronen in einer Schale sehr schwer zu untersuchen sind. Indem sie sie in ein lebendes Gehirn setzen, können Forscher beobachten, was sie in Echtzeit tun.
Was die Studie tatsächlich zeigt
Die wichtigsten Ergebnisse der Studie sind es wert, aufgeschlüsselt zu werden:
- Pyramidenprojektionsneuronen wuchsen in die Rückenmark der Tiere hinein
- Übergroße Neuronen, die mit der sozialen Kognition verbunden sind, tauchten im menschlichen Gewebe auf
- Diese spezialisierten Neuronen sind allein in menschlichen Organoiden schwer herzustellen.
| Vergleich | Menschliches Organoid Allein | Neuro-Chimerischer Maus |
|---|---|---|
| Können Zellen den Rückenmark erreichen? | Nein | Ja |
| Können Zellen in Echtzeit beobachtet werden? | Nein | Ja |
| Welcher Prozentsatz des Gehirns ist menschlich? | Nicht spezifiziert | Ungefähr die Hälfte () |
| Erster Hinweis auf spezialisierte Neuronen bei einem lebenden Tier? () | Nein () | Ja () |
Der Kernwert der Studie liegt darin, was sie Forschern über menschliche Gehirnzellen mitteilt, die sonst schwer zu untersuchen sind. Die Mäuse des Teams von Stanford bieten ein seltenes Fenster auf diese Zellen, und die Ergebnisse zeigen, was menschliche Organoide leisten können, wenn sie gezwungen werden, in einem lebenden Gehirn zu funktionieren. ()
Die ethischen Fragen, die sich daraus ergeben ()
Die Forschung ist ein echter Fortschritt für die Hirnforschung, wirft aber auch ernste Fragen zur Tierforschung auf. Chimärische Mäuse verwischen die Grenze zwischen tierischem und menschlichem Gewebe, und die Arbeit des Teams von Stanford verschiebt diese Grenze weiter als bisher. ()
Ethische Fragen werden mit der Verbesserung der Technologie schwieriger. Ein Gehirn, das zu seinem Volumen Mensch ist, ist eine neue Art von Kreatur, und das Feld hat sich noch nicht darauf geeinigt, wie es damit umgehen soll. ()
Wohin das als Nächstes geht ()
Das Team von Stanford hat eine Tür geöffnet, und andere Forscher werden ihr wahrscheinlich folgen. Der nächste Schritt ist es, herauszufinden, was die menschlichen Zellen im Gehirn der Tiere tun. ()
Diese Arbeit muss die ethischen Fragen beantworten, die die Studie von Stanford aufwirft. Die Forschung ist ein echter Fortschritt, macht aber auch die Grenze zwischen tierischem und menschlichem Gewebe verschwommener als zuvor. ()
Die Mäuse sagen den Forschern bereits Dinge, die menschliche Organoide allein nicht sagen könnten. Die Frage ist nun, ob das Feld damit umgehen kann, was es findet. ()
Die Studie wird in Nature veröffentlicht.
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