Mit ein paar Hautzellen können Wissenschaftler eine kleine, denkende Version Ihres Gehirns herstellen

Einnahme von MedikamentenThomas Hartung, John Hopkins Bloomberg School of Public Health
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TN Hinweis: Diese Studie steht im Zusammenhang mit Obamas Brain Mapping-Initiative, die im April 2013 mit einem Kick-Starter in Höhe von 100 Millionen US-Dollar angekündigt wurde, um das Programm ins Rollen zu bringen. Mehrere Bundesbehörden haben sich dem Kampf angeschlossen: Nationale Institute für Gesundheit, Lebensmittel- und Arzneimittelverwaltung, DARPA, National Science Foundation und IARPA, die Aktivität für fortgeschrittene Forschungsprojekte von eIntelligence.

Winzige, rollende Kugeln aus Gehirnzellen, die in einem Labor herumklopfen, könnten eines Tages dazu beitragen, dass Sie Ihre Murmeln nicht verlieren - unter anderem.

Die kleinen zellulären Kugeln wirken wie kleine Gehirne, ahmen Aspekte der Realität nach, einschließlich der Bildung nogginartiger Strukturen und des Pulsierens mit elektrischen Signalen wie ein denkender Geist. Forscher berichteten Freitag auf der Jahrestagung der American Association for Advancement of Science in Washington. Die Mini-Gehirne, die anhand der Zellen, aus denen sie bestehen, personalisiert werden können, können Wissenschaftlern bald dabei helfen, eine Vielzahl von Krankheiten und Gesundheitsproblemen zu untersuchen - von Autismus und Parkinson über Multiple Sklerose und Alzheimer bis hin zu Schlaganfall und Hirntrauma und Infektionen wie das Zika-Virus.

"Es gibt eine Vielzahl von Orten, an denen ein Mini-Gehirn nützlich sein könnte", sagte Wayne Drevets von Janssen Pharmaceuticals Inc., der nicht an der Forschung beteiligt war. In einigen Fällen könnten sie ein billigeres, ethischeres und realistischeres Modell für die menschliche Gesundheit bieten als Mäuse und andere Tiere, sagten er und andere Forscher auf der Konferenz.

Forscher, die die kleinen Nudeln unter der Leitung von Thomas Hartung von der Bloomberg School of Public Health der Johns Hopkins University entwickelt haben, hoffen, dass sie dieses Jahr im Handel erhältlich sind.

https://www.whitehouse.gov/share/brain-initiative

https://www.whitehouse.gov/share/brain-initiative

Hartung gibt jedoch zu, dass „wir nicht die Ersten oder die Fantasievollsten sind“. Es wurden bereits andere Miniaturgehirne hergestellt, die komplexer und gehirnförmiger als kugelförmig sind. Trotzdem kann es schwierig sein, diese kleinen Gehirne zu erschaffen und damit zu arbeiten, sagt Hartung. Einige erfordern embryonale Stammzellen, die schwierig zu bekommen und ethisch trüb zu verwenden sind. Und einige der Miniaturgehirne brauchen Monate, um zu wachsen, und sind relativ groß (~ 5 Millimeter), was bedeutet, dass sie schnell von innen nach außen verrotten, weil ihnen Blutgefäße und Durchblutung fehlen, um die tief im künstlichen Organ eingebetteten Zellen zu ernähren.

Hartung und Kollegen haben eine Lösung für all diese Probleme gefunden. Die Forscher begannen mit einfach zu sammelnden Hautzellen für Erwachsene und überredeten sie chemisch, zu Stammzellen zurückzukehren, was die Notwendigkeit von embryonalen Versionen überflüssig machte. Von dort aus trieben die Forscher die Zellen dazu, sich in eine Vielzahl von Gehirnzellen zu differenzieren, darunter verschiedene Nervenzellen und Gliazellen, die Nervenzellen unterstützen und schützen.

Um die Zellen dazu zu bringen, winzige Gehirnbälle zu formen, stellten die Forscher die Zellen in einen Schüttelinkubator, in dem die Zellen buchstäblich in kleine Kugeln mit einem Durchmesser von etwa 350 Mikrometern rollen - ungefähr dreimal so dick wie eine Dollarnote. Die winzige Größe ermöglicht es dem Gehirn, an dem Problem der Verrottung von Innereien vorbeizuschlüpfen, behält jedoch eine hirnähnliche Struktur bei, in der verschiedene Arten von Neuronen Signale miteinander verbinden und weiterleiten. Der gesamte Prozess dauert nur acht Wochen und kann Tausende von Mini-Gehirnen gleichzeitig produzieren.

Bei näherer Betrachtung stellten die Forscher fest, dass viele der Nervenzellen im Mini-Gehirn elektrisch isolierende Schichten - Myelinhüllen - entwickelten, die aus Gliazellen bestehen und für eine einwandfreie Funktion der Nervenzellen von entscheidender Bedeutung sind. Demyelinisierung ist ein Schlüsselmerkmal vieler neurodegenerativer Erkrankungen, wie beispielsweise Multiple Sklerose (MS). "Dies verspricht ein fantastisches Modell für das Studium von MS zu sein", sagte Hartung.

Und die Mini-Gehirne erzeugten spontan elektrische Aktivität und erzeugten Gehirnwellen. "Sie denken", sagte Hartung - obwohl ohne sensorische Informationseingabe, "sie haben nichts zu denken", fügte er hinzu.

Es gibt unzählige Möglichkeiten, wie diese Gehirne der Forschung helfen könnten, sagte Hartung. Insbesondere sagte er zu Ars, dass er am meisten begeistert sei, das Mini-Gehirn zur Untersuchung von Autismus zu verwenden, und bereits Mini-Gehirne aus Zellen einer Person mit Down-Syndrom hergestellt habe. Er hofft auch, dass das Gehirn für Pharmaunternehmen nützlich sein wird, die potenzielle neue Medikamente testen - ein realistischeres Modell dafür, wie Medikamente bei Menschen wirken, ohne dass Tiere verwendet werden müssen. Immerhin, sagte Hartung, sind Menschen keine 150-Pfund-Ratten.

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