Forschende entwickeln neues Maus-Organoid-Modell der Großhirnrinde
Ein Team am Institute of Science and Technology Austria (ISTA) hat ein neues Modell der Großhirnrinde der Maus entwickelt und signifikante Unterschiede zum echten Gehirn festgestellt. Die Ergebnisse wurden im Fachjournal Nature veröffentlicht.
Seit fast 15 Jahren wird weltweit an Organoiden geforscht, also dreidimensionalen, organähnlichen Mikrostrukturen, die aus Stammzellen im Labor gezüchtet werden. Diese Modelle ermöglichen es, Entwicklungsprozesse in isolierten Bedingungen zu untersuchen. Die Forschungsgruppe unter der Leitung von Simon Hippenmeyer setzte sich intensiv mit der Entwicklung von kortikalen Organoiden auseinander, wobei die Co-Erstautoren Melissa Stouffer, Osvaldo Miranda Romero, Florian Pauler und Fabrizia Pipicelli beteiligt waren.
Die Forschenden widmen sich der Frage, wie Stammzellen den Zeitpunkt ihrer Teilung und der Differenzierung zu spezialisierten Zellen erkennen. Im Fokus steht hierbei die Großhirnrinde, ein Bereich des Gehirns, der entscheidend für kognitive Funktionen ist. Die Möglichkeit, Mausorganoide zu verwenden, bietet Vorteile für genetische Untersuchungen, da eine Vielzahl etablierter genetischer Werkzeuge zur Verfügung steht.
Die Gruppe entwickelte ein stabiles Verfahren zur Herstellung von Maus-Stammzellen-Organoiden, was einen direkten Vergleich zwischen Organoid und Mausgehirn ermöglichte. Einzelzell-Sequenzierungen ergaben, dass beide Systeme in bestimmten Entwicklungsphasen ähnliche Zellpopulationen aufweisen und dass die molekularen Programme vergleichbar sind. Dennoch gibt es Unterschiede in der zeitlichen Abfolge der Zellentwicklung, die im lebenden Gehirn strenger reguliert ist.
Die Ergebnisse zeigen, dass die Entwicklung in Organoiden weniger präzise abläuft, da externe Signale, die in der natürlichen Stammzellnische vorhanden sind, fehlen. Zukünftige Forschungen sollen untersuchen, ob diese Signale in Organoiden nachempfunden werden können, um die zeitliche Steuerung der Gehirnentwicklung besser zu rekonstruieren.
Einordnung
Die Studie verbessert nicht nur die Methoden zur Herstellung kortikaler Maus-Organoide, sondern verdeutlicht auch die Grenzen solcher Modelle in der Nachbildung biologischer Prozesse. Erkenntnisse über die Unterschiede zwischen Organoiden und echtem Gehirn sind für die weitere Forschung entscheidend, um genaue Entwicklungen im Labor nachvollziehbar zu machen.
