Jens Schwamborn: Die in vitro hergestellten Mini-Gehirne können die direkte Forschung am Mittelhirn simulieren

Für Neurowissenschaftler wie Jens Schwamborn ist das Dilemma allgegenwärtig: das menschliche Mittelhirn ist der Ort, an dem viele neurologische Krankheiten angreifen und dem deswegen in der neurologischen Forschung die Aufmerksamkeit gilt. Jedoch kann aus ethischen Gründen nicht direkt am lebenden Mittelhirn des Menschen geforscht werden – und Tierversuche erweisen sich immer wieder als unpräzise, weil das tierische Gehirn sich in seiner Struktur teilweise erheblich von dem des Menschen unterscheidet. Mit seinem Unternehmen OrganoTherapeutics hat Jens Schwamborn daher ein Modell entwickelt, das in der Lage ist, die relevanten Strukturen des menschlichen Mittelhirns exakt darzustellen.

PARKINSON -DER AUSGANGSPUNKT FÜR JENS SCHWAMBORNS FORSCHUNG

Die Parkinson-Krankheit ist eine das menschliche Gehirn angreifende neurologische Krankheit, die bislang als unheilbar und nur schwer dauerhaft zu behandeln gilt. Für Neurowissenschaftler Jens Schwamborn gilt es, einen Ansatz zu finden, um die Angriffsweise von Morbus Parkinson im Detail zu verstehen. Dazu bedarf es einer Forschung direkt am Mittelhirn, denn in ihm befindet sich die sogenannte Substantia nigra. An diesem Ort produzieren Nervenzellen den Botenstoff Dopamin, der unter anderem für funktionierende Bewegungsabläufe des Körpers zuständig ist. Die Parkinson-Krankheit bewirkt ein Absterben dieser Neuronen. Es kann kein oder nur noch wenig Dopamin gebildet werden, was sich in den typischem Parkinson-Symptomen wie Zittern und Muskelsteifigkeit äußert.

DAS HIRNORGANOIDENMODELL

Um eine Forschungsumgebung zu haben, die den relevanten Strukturen des menschlichen Mittelhirns möglichst gleichkommt, erzeugt Jens Schwamborn aus menschlichen Hautzellen Stammzellen, aus denen wiederum dreidimensionale Zellkulturen gezüchtet werden. Diese verhalten sich wie jene Nervenzellen, die sich im menschlichen Mittelhirn befinden. Sie vernetzen sich, senden und empfangen Signale und produzieren typische Stoffwechselprodukte eines aktiven Gehirns. In einer Vergleichsreihe konnte Jens Schwamborn nun nachweisen, dass die in vitro gezüchteten Mini-Gehirne in ihrer Struktur exakt der des embryonalen Mittelhirns eines Menschen gleichen. So können an den Hirnorganoiden Wirkstoffe getestet werden, die später am tatsächlichen, lebenden menschlichen Gehirn dieselbe Wirkung zeigen dürften.

DIE UMWANDLUNG VON STAMMZELLEN

Auf der ganzen Welt arbeiten Forschungsgruppen daran, dreidimensionale Strukturen des Mittelhirns im Labor nachzubilden. Jens Schwamborn und sein Unternehmen OrganoTherapeutics arbeiten dabei mit sogenannten induzierten pluripotenten Stammzellen. Diese Stammzellen sind nicht in der Lage, einen Organismus zu bilden. Jedoch können sie in sämtliche Zelltypen umgewandelt werden, die der menschliche Körper besitzt. Dies bedeutet, dass sich dieses Prinzip nicht nur zur Erforschung von Parkinson einsetzen lässt. Auch andere Krankheitserreger wie beispielsweise ganz aktuell das Corona auslösende SARS CoV-2-Virus können auf diese Weise erforscht werden. Zu diesem Zweck werden entweder Stammzellen aus den Hautzellen bereits erkrankter Menschen gezüchtet oder gesunde Stammzellen werden zu Neuronen umgewandelt und wie bei der SARS CoV-2-Forschung unter größten Schutzmaßnahmen mit dem Virus infiziert.

MINI-GEHIRNE ALS ETHISCH VERTRETBARE LÖSUNG

Neben der Möglichkeit, nun ein Modell verwenden zu können, das der tatsächlichen Situation im menschlichen Mittelhirn in den relevanten Strukturen gleich ist, ist für Neurowissenschaftler wie Jens Schwamborn ein weiterer Vorteil des Hirnorganoiden-Modells maßgeblich: Die Zellkulturen der Mini-Gehirne sind menschlichen Ursprungs und nun auch nachgewiesenermaßen gleich wie menschliche embryonale Stammhirnstrukturen. Es müssen also weder ethisch fragwürdige Versuche an lebenden Mittelhirnen stattfinden noch muss länger an den Gehirnen von Versuchstieren wie Ratten, Mäusen oder Affen geforscht werden. Auf lange Sicht können Hirnorganoiden-Modelle Tierversuche in der Neurowissenschaft also ersetzen.

OrganoTherapeutics use cutting-edge human-specific mini-brains for the discovery and development of effective drug candidates targeting Parkinson“s disease. We screen new molecules on our proprietary human-specific minibrains which represent a model mimicking faithfully the human Parkinson“s disease pathology. OrganoTherapeutics aims at developing new drug candidates against Parkinson“s disease which are tested in state-of-the art 3D patient models. OrganoTherapeutics has developed first own proprietary drug candidates and has access to attractive libraries for further screening.

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