Wie funktionieren Organe, wie entstehen Erkrankungen dieser funktionellen Einheiten unseres Körpers und wie kann man sie behandeln? Um Einblicke in diese Fragen zu gewinnen, müssen Wissenschaftler mittlerweile nicht mehr an den Originalen forschen: Reagenzglas-Versionen haben Einzug in die Forschung gehalten. Bei der Organoid-Technologie werden Laborkulturen von Zellen durch bestimmte Verfahren dazu angeregt, dreidimensionale Zellansammlungen auszubilden, die Merkmale bestimmter Körperstrukturen aufweisen. Die wohl spannendsten Organoide bestehen dabei aus Nervenzellen.
Im ersten Teilartikel des Titelthemas rückt der bdw-Autor Rainer Kurlemann diese Hirnorganoide in den Fokus. Er erklärt, wie diese nur wenige Millimeter großen Gebilde aus sogenannten induzierten pluripotenten Stammzellen hergestellt und kultiviert werden. Die menschlichen Nervenzellen ordnen sich dabei in einem selbstorganisierten Prozess in einer typischen Schichtarchitektur an, die Strukturen im Gehirn ähneln. Wie der Autor berichtet, konnten Forscher in der letzten Zeit einige Schwächen der Hirnorganoid-Technologie überwinden und so werden die Labor-Züchtungen zu immer besseren Modellen für die Wissenschaft. Sie bieten dabei auch teils erhebliche Vorteile gegenüber Experimenten an den Gehirnen von Versuchstieren.
Spannendes Potenzial für Grundlagenforschung und Medizin
Der Ablauf bei der Bildung der Hirnorganoide kann neue Einblicke in neuronale Entwicklungsprozesse ermöglichen und die fertigen Mini-Gehirne lassen sich für verschiedene Versuchszwecke nutzen. Es hat sich gezeigt, dass die Neuronen in ihnen sogar über elektrische Impulse miteinander interagieren. Die Modelle können dadurch neue Erkenntnisse über die Struktur und Arbeitsweise unseres Denkorgans liefern. Von der Komplexität eines kompletten Gehirns sind sie allerdings noch weit entfernt. Aktuell dienen die Organoide vor allem der Grundlagenforschung, doch auch neuronale Krankheiten wie Parkinson oder Wachstumsstörungen können an ihnen untersucht werden, geht aus dem Artikel „Gehirn aus der Petrischale“ hervor.
Anschließend widmet sich Kurlemann dem Thema Organoid-Technologie umfassender: Er berichtet, wie Forscher auch an anderen Organoid-Systemen Krankheiten erforschen, Medikamente testen und Therapien verbessern. Darm, Lunge, Herz… – das Organsystem des Menschen wird nun an den Modellgeweben in immer raffinierterer Weise erforscht. Die Technologie wird auch zunehmend praxisorientiert angewendet und besitzt dadurch enormes Potenzial für die Medizin, berichtet der Autor im Artikel „Der simulierte Mensch“.
