{"id":11884,"date":"2016-12-20T10:36:47","date_gmt":"2016-12-20T18:36:47","guid":{"rendered":"https:\/\/vermont.salk.edu\/?post_type=disclosure&p=11884"},"modified":"2024-01-30T15:36:55","modified_gmt":"2024-01-30T23:36:55","slug":"building-better-brain","status":"publish","type":"disclosure","link":"https:\/\/www.salk.edu\/de\/news-release\/building-better-brain\/","title":{"rendered":"Ein besseres Gehirn aufbauen"},"content":{"rendered":"

LA JOLLA \u2013 Wenn man Modelle baut, sei es von Schiffen oder Autos, m\u00f6chte man, dass sie m\u00f6glichst echt wirken. Diese Qualit\u00e4t ist f\u00fcr den Bau von Modellorganen sogar noch wichtiger, da Krankheitsbehandlungen, die auf diesen Modellen entwickelt werden, f\u00fcr den Menschen sicher und wirksam sein m\u00fcssen. Nun haben Wissenschaftler des Salk Institute ein 3D-\u201cMinigehirn\u201d untersucht, das aus menschlichen Stammzellen gez\u00fcchtet wurde, und festgestellt, dass es dem realen Gehirn strukturell und funktionell \u00e4hnlicher ist als die weit verbreiteten 2D-Modelle. Die Entdeckung, die in der Ausgabe vom 20. Dezember 2016 ver\u00f6ffentlicht wurde, Cell Reports<\/em><\/a>, weist darauf hin, dass das neue Modell Wissenschaftlern helfen k\u00f6nnte, die Gehirnentwicklung sowie neurologische Krankheiten wie Alzheimer oder Schizophrenie besser zu verstehen.<\/p>\n

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Fluoreszenzquerschnitt eines zerebralen Organoids oder \u201cMini-Gehirns\u201d.\u201d<\/p>\n

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Quelle: Madeline Lancaster\/MRC-LMB (Medical Research Council, Laboratory of Molecular Biology), Gro\u00dfbritannien<\/figcaption><\/figure>\n

\u201cDie M\u00f6glichkeit, menschliche Gehirnzellen als dreidimensionale Miniaturorgane z\u00fcchten zu k\u00f6nnen, war ein echter Durchbruch\u201d, sagt der leitende Autor Joseph Ecker<\/a>, der ein Investigator des Howard Hughes Medical Institute sowie Professor und Direktor des Genomic Analysis Laboratory am Salk Institute ist. \u201cNachdem wir nun ein strukturell realistisches Modell haben, k\u00f6nnen wir damit beginnen zu untersuchen, ob es auch funktional realistisch ist, indem wir uns seine genetischen und epigenetischen Merkmale ansehen.\u201d<\/p>\n

Seit Jahren veranlassen Zellbiologen embryonale Stammzellen in Petrischalen chemisch dazu, sich in verschiedene Arten von Gehirnzellen zu entwickeln (\u201cdifferenzieren\u201d). W\u00e4hrend Forscher in der Lage sind, eine F\u00fclle von Informationen aus diesen einzelnen Zellschichten zu gewinnen, liegt die offensichtliche Einschr\u00e4nkung darin, dass echtes Gehirngewebe nicht zweidimensional ist. Im Jahr 2013 entwickelten europ\u00e4ische Forscher eine Methode, um embryonale Gehirnzellen in 3D-Gelen zu z\u00fcchten, wo sie beginnen, sich wie ein echtes Gehirn in realistische Schichten zu differenzieren. Bislang war jedoch nicht bekannt, wie genau diese im Labor gez\u00fcchteten Mini-Gehirne, sogenannte zerebrale Organoide (COs), echten Gehirnen \u00e4hneln und sich verhalten.<\/p>\n

In Zusammenarbeit mit dem europ\u00e4ischen Labor, das das Protokoll f\u00fcr das Wachstum von COs entwickelt hat, verglich Eckers Labor COs in fr\u00fchen Phasen der Gehirnentwicklung mit echtem Gehirngewebe im gleichen Entwicklungsstadium.<\/p>\n

\u201cUnsere Arbeit zeigt in bemerkenswertem Ma\u00dfe, wie die menschliche Gehirnentwicklung in einer Schale in zerebralen Organoiden wiederholt werden kann\u201c, sagt Juergen Knoblich, Co-Seniorautor der neuen Arbeit und Leiter des europ\u00e4ischen Labors.<\/p>\n

Um COs f\u00fcr die Analyse zu erstellen, verwendeten die Teams eine menschliche embryonale Zelllinie namens H9 und f\u00fcgten die richtigen Chemikalien hinzu, um die Zellen 60 Tage lang auf einen neuroentwicklungsbezogenen Weg zu lenken. Anschlie\u00dfend analysierten sie die Epigenetik der COs, das Muster chemischer Markierungen auf der DNA, die f\u00fcr die Aktivierung oder Unterdr\u00fcckung von Genen verantwortlich ist. Die Epigenome von Zellen \u2013 die von Umweltfaktoren wie Ern\u00e4hrung oder Stress beeinflusst werden \u2013 werden zunehmend mit Entwicklung und Krankheiten (wie Schizophrenie) in Verbindung gebracht.<\/p>\n

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Joseph Ecker und Chongyuan Luo<\/p>\n

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Kredit: Salk Institut<\/figcaption><\/figure>\n

\u201cBisher hat noch niemand eine Epigenom-Sequenzierung f\u00fcr zerebrale Organoide durchgef\u00fchrt\u201d, sagt Chongyuan Luo, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Salk Institute und Erstautor der Studie. \u201cDiese Art der Bewertung ist so wichtig f\u00fcr das Verst\u00e4ndnis der Gehirnentwicklung, insbesondere wenn wir diese Gewebe eines Tages f\u00fcr neurologische Therapien einsetzen werden.\u201d<\/p>\n

Das Team verglich seine Ergebnisse sowohl mit altersentsprechendem Echtgewebe aus der NeuroBioBank der National Institutes of Health als auch mit 2D-Gehirnmodelldaten anderer Forscher. Sie stellten fest, dass COs in Bezug auf den Differenzierungsgrad der Zellen und ihre Genexpression echten Gehirngeweben viel \u00e4hnlicher waren als 2D-Modelle; mit anderen Worten, COs entwickeln sich entlang sehr \u00e4hnlicher fr\u00fcher Entwicklungszeitpl\u00e4ne wie echte Gehirne, obwohl sie nicht das gleiche Reifegrad erreichen.<\/p>\n

Wenn es jedoch um Epigenetik ging, zeigten sowohl 3D- als auch 2D-Modelle \u00e4hnliche abweichende Muster, die allen in Kultur gez\u00fcchteten Zellen im Gegensatz zu denen im Gehirn gemeinsam zu sein scheinen. Was dieser Unterschied bedeutet, ist nicht ganz klar, aber da er so auff\u00e4llig ist, schl\u00e4gt Ecker vor, dass er ein n\u00fctzliches Ma\u00df daf\u00fcr sein k\u00f6nnte, wie \u00e4hnlich ein Modell dem realen Gehirn ist.<\/p>\n

\u201cUnsere Ergebnisse zeigen, dass zerebrale Organoide als 3D-Modell der Gehirnfunktion einem echten Gehirn n\u00e4her kommen als 2D-Modelle, sodass wir durch die Verwendung des epigenetischen Musters als Messgr\u00f6\u00dfe vielleicht noch n\u00e4her herankommen\u201d, sagt Ecker, der auch den Salk International Council Chair in Genetics innehat.<\/p>\n

Weitere Autoren waren: Rosa Castanon und Joseph R. Nery vom Salk Institute sowie Madeline A. Lancaster vom Institut f\u00fcr Molekulare Biotechnologie der \u00d6sterreichische Akademie der Wissenschaften<\/a>.<\/p>\n

Die Arbeit wurde finanziert durch die Howard Hughes Medical Institute<\/a>, der Gordon und Betty Moore Stiftung<\/a>, die \u00d6sterreichische Akademie der Wissenschaften, die \u00d6sterreichischer Wissenschaftsfonds<\/a>, der Europ\u00e4ischer Forschungsrat<\/a>, ein Marie-Curie-Postdoc-Stipendium und das Medical Research Council<\/a>.<\/p>","protected":false},"featured_media":11885,"template":"","faculty":[42],"disease-research":[127,124,167],"class_list":["post-11884","disclosure","type-disclosure","status-publish","has-post-thumbnail","hentry","faculty-joseph-ecker","disease-research-alzheimers-disease","disease-research-neuroscience-and-neurological-disorders","disease-research-schizophrenia"],"acf":[],"yoast_head":"\nBuilding a better brain - Salk Institute for Biological Studies<\/title>\n<meta name=\"robots\" content=\"index, follow, max-snippet:-1, max-image-preview:large, max-video-preview:-1\" \/>\n<link rel=\"canonical\" href=\"https:\/\/www.salk.edu\/de\/news-release\/building-better-brain\/\" \/>\n<meta property=\"og:locale\" content=\"de_DE\" \/>\n<meta property=\"og:type\" content=\"article\" \/>\n<meta property=\"og:title\" content=\"Building a better brain - Salk Institute for Biological Studies\" \/>\n<meta property=\"og:description\" content=\"LA JOLLA\u2014When you build models, whether ships or cars, you want them to be as much like the real deal as possible. 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