Forscher haben eine neuartige Methode zur Installation von Millionen menschlicher Gehirnzellen in Mäusen entwickelt, um bessere wissenschaftliche Modelle zur Untersuchung neurologischer Erkrankungen zu schaffen. Diese Studie ist besonders bemerkenswert im Bereich der Forschung zu fortgeschrittenen Gehirnerkrankungen.
Entwicklung von Forschungsmodellen
Die Wissenschaftler züchteten Mäuse, bei denen ein Großteil der Großhirnrinde, die äußere Schicht des Gehirns und verantwortlich für Denken, Gedächtnis und Bewusstsein ist, verloren gegangen war, mithilfe genetischer Werkzeuge. Anschließend ersetzten sie einen großen Teil dieser Gehirnzellen der Mäuse durch menschliche Gehirnzellen, die im Labor gezüchtet wurden. Dies führte zur Schaffung von Mäusen mit menschlichen Neuronen, die Veränderungen hervorrufen können, um menschliche Gehirnzustände zu simulieren.
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Sergiu Pașca, Professor für Psychiatrie und Verhaltenswissenschaften an der Stanford University und Hauptautor des in der Zeitschrift Nature veröffentlichten Artikels, sagte: "In den letzten zwei Jahrzehnten wurde versucht, menschliche Gehirnmodelle außerhalb des menschlichen Körpers zu erstellen. Diese Methode gibt uns Zugang zu anderen Aspekten der menschlichen Gehirnfunktion, deren Untersuchung schwierig ist."
Ethik- und wissenschaftliche Herausforderungen
Diese Forschung wurde unter strenger ethischer Aufsicht durchgeführt, aber unabhängige Forscher glauben, dass diese Entwicklung wichtige Fragen zu den möglichen Konsequenzen aufwirft. Hongkui Zeng, Executive Vice President und Direktor für Gehirnwissenschaften am Allen Institute in Seattle, sagte: "Diese Technologie ist ein leistungsfähiges Werkzeug zur Untersuchung menschlicher Neuronen und wie menschliche Gehirnnetzwerke in einer natürlicheren Umgebung gebildet werden, was einen Vorteil gegenüber Laborumgebungen wie Petrischalen hat."
Dennoch fügte Zeng hinzu, dass in Zukunft einige Überlegungen und Bedenken berücksichtigt werden müssen, insbesondere hinsichtlich der Anwendung dieser Technik bei größeren und langlebigeren Tieren.
Es ist nicht das erste Mal, dass menschliche Gehirnzellen in Mäusen installiert werden, aber der neue Versuch hat es geschafft, deutlich mehr menschliche Zellen als frühere Versuche zu verbinden.
Leistung der modifizierten Mäuse
Frühere Versuche waren aufgrund der stabilen biologischen Realität eingeschränkt: Menschliche Gehirnzellen wachsen mindestens 20-mal langsamer als Mäuse-Gehirnzellen. Das bedeutet, dass die Neuronen eines wachsenden Mause schnell ein Netzwerk bilden und die menschlichen Zellen, die hinzugefügt werden, überlagern.
Das Forschungsteam löste diese Herausforderung, indem es genetisch modifizierte Mäuse züchtete, bei denen bestimmte Teile des Gehirns verloren gegangen waren. Pașca sagte: "Wir dachten, wir könnten den menschlichen Zellen mehr Chancen zur Verbindung geben, indem wir Teile des Nervensystems der Maus auf präzise und einfache Weise entfernen." Zu ihrer Überraschung hatten die gezüchteten Mäuse dennoch eine gute Leistung.
Diese Mäuse schnitten bei Gedächtnisaufgaben nicht gut ab, waren jedoch motorisch nahezu gut. Pașca sagte: "Man kann nicht sagen, dass diese Tiere die Hälfte ihres Gehirnvolumens nicht haben."
Dieser Teil des Experiments zeigt die erstaunliche Anpassungsfähigkeit von sich entwickelnden Gehirnen. Tiere, deren Großhirnrinde verloren gegangen ist, wird nicht erwartet, dass sie bei herausfordernden Aufgaben gut abschneiden, aber diese Mäuse haben alternative Strategien unter Verwendung der verbleibenden Teile des Gehirns entwickelt.
Endergebnisse und Zukunftsperspektiven
Das Forschungsteam ist ebenfalls optimistisch, dass diese Forschung zur Entwicklung von Therapien und zur Beantwortung von Fragen zu Gehirnerkrankungen beitragen kann. Pașca sagte: "Ich hoffe, dass diese Arbeit sehr effektiv für die Untersuchung von Krankheiten und die Entwicklung von Therapien sein wird."
Dennoch betonen die Forscher, dass dies kein vollständiges Gehirnverbindung ist. In diesem Experiment haben sie etwa 14 Millionen Mäusen-Neuronen entfernt und etwa 4 Millionen menschliche kortikale Neuronen hinzugefügt. Die resultierenden Mäuse fehlen immer noch wichtige Arten von Gehirnzellen, und ihre menschlichen Neuronen bilden keine normale Großhirnrinde.
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Quelle: npr.org
