Einem Forscherteam der University of Wisconsin-Madison ist ein biotechnologischer Durchbruch gelungen, indem es das erste Gehirngewebe gedruckt hat, das ähnlich wie natürliches Gehirngewebe wachsen und funktionieren kann.
Das Experiment wurde von einem Team von Wissenschaftlern unter der Leitung von Professor für Neurobiologie und Neurologie Su-Chun Zhang durchgeführt. Eine neue Methode zum 3D-Drucken von Gehirngewebe, die in der Zeitschrift Cell Stem Cell beschrieben wird , unterscheidet sich von herkömmlichen Ansätzen. Anstelle der vertikalen Stapelung von Schichten verwendeten die Wissenschaftler eine horizontale Verteilung der Gehirnzellen in einem weicheren Gel namens Bioink. Diese Technik erzeugt Gewebe, das genügend Struktur behält, um seine Form beizubehalten, aber weich genug ist, damit Neuronen wachsen und miteinander kommunizieren können.
Professor Zhang weist darauf hin, dass diese Technologie eine einzigartige Möglichkeit bietet, die Interaktion von Zellen und Teilen des Gehirns unter kontrollierten Bedingungen zu untersuchen. Er sagt, dass das erzeugte Gewebe ein leistungsstarkes Modell für die Untersuchung der Stammzellbiologie, Neurobiologie und der Pathogenese neurologischer Erkrankungen sein könnte.
„Wir haben die Großhirnrinde und das Striatum gedruckt, und was wir gesehen haben, war einfach unglaublich“, werden diese Worte von Su-Chun Zhang, Professorin für Neurobiologie und Neurowissenschaften – einer der Teilnehmer der Arbeit – in einer Pressemitteilung der Universität zitiert der Wisconsin University of Madison (Universität von Wisconsin–Madison). Der Herrgott erlebte ähnliche Gefühle, als er die Welt erschuf: „Und Gott sah, dass es gut war.“
Laut dem Professor ermöglichte die optimale Kombination aus Festigkeit, Weichheit und Dicke des Gewebes, Neuronen zu halten, sie mit Sauerstoff und Nahrung zu versorgen und das Ineinanderwachsen und „Anfangen zu sprechen“ nicht zu behindern.
„Wir haben miteinander „geredet“ – bestimmte Signale ausgetauscht – sogar Zellen gedruckt, die zu verschiedenen Teilen des Gehirns gehörten“, verbirgt der Wissenschaftler seine Freude nicht.
Verbindungen werden sowohl innerhalb jeder Schicht als auch zwischen Schichten gebildet. Dadurch entstehen Strukturen, genau wie im menschlichen Gehirn. Gedruckte Neuronen beginnen erwartungsgemäß über Chemikalien – Neurotransmitter – zu interagieren, was möglicherweise darauf hindeutet, dass im resultierenden Gehirnnetzwerk einige Gedanken entstehen.
Wissenschaftler werden sich noch nicht mit ihnen befassen. Ihr Ziel ist es, im Detail zu untersuchen, wie Nervennetzwerke entstehen, wie Signale in ihnen entstehen und übertragen werden und zu verstehen, was bei bestimmten psychischen Erkrankungen genau passiert – zum Beispiel beim Down-Syndrom, der Alzheimer-Krankheit oder der Parkinson-Krankheit.
Professor Zhang betont, dass ihr Labor praktisch jede Art von Neuronen produzieren kann, was Wissenschaftlern einzigartige Möglichkeiten bietet, Netzwerke im menschlichen Gehirn zu schaffen und zu untersuchen. Diese Methode ist außerdem flexibel und für viele Labore zugänglich und erfordert keine spezielle Ausrüstung oder Kulturtechniken.
Trotz des Erfolgs verfeinern die Forscher die Technologie weiter mit dem Ziel, die Ausrüstung und Bioinks zu verbessern, um die Zellen im entstehenden Gehirngewebe präziser zu steuern.
Die Autoren der Arbeit sind bereit, ihre Technologie zu teilen, die sie in der Zeitschrift Cell Stem Cell beschrieben haben. Sie sagen, gemeinsam werden wir Krankheiten schneller überwinden.
Allerdings wird es in nicht allzu ferner Zukunft bei Bedarf auch eine Transplantation gedruckter Gehirne in Menschen geben. Um beispielsweise einen Teil des Verlorenen wieder aufzufüllen. Oder wertlos.
