Forscher an der University of California, Riverside gelang es, gehirnähnliches Gewebe ohne tierische Ausgangsstoffe oder zusätzliche biologische Beschichtungen herzustellen. Die Arbeit wurde von Iman Noshadi geleitet und in Advanced Functional Materials veröffentlicht; Prince David Okoro ist Erstautor. Ziel ist es, Modelle zu schaffen, die Struktur und Funktion des menschlichen Gehirns besser nachbilden und damit reproduzierbare Krankheitsstudien und Medikamententests zu ermöglichen.
Als Grundmaterial dient Polyethylenglykol (PEG), ein üblicherweise chemisch neutrales Polymer, an dem Zellen ohne zusätzliche Proteine nicht haften. Das Team formte PEG zu einer texturierten Matrix mit miteinander verbundenen Poren, sodass Zellen die Struktur erkennen, besiedeln und funktionelle neuronale Netzwerke aufbauen können. Für die Porenbildung leiteten die Forschenden Wasser, Ethanol und PEG durch ineinandergestellte Glas-Kapillaren; beim Treffen auf einen äußeren Wasserstrom trennten sich die Komponenten und ein Lichtblitz verriegelte die poröse Struktur. Die Poren erlauben eine effektive Zirkulation von Sauerstoff und Nährstoffen und versorgen so die Stammzellen.
Das stabile Gerüst ist derzeit etwa zwei Millimeter breit und ermöglicht Langzeitstudien, bei denen ausgereifte Gehirnzellen realistischere Funktionen zeigen. Das Modell könnte für die Untersuchung von traumatischen Hirnverletzungen, Schlaganfällen oder Alzheimer eingesetzt werden und den Bedarf an Tiergehirnen reduzieren. Die Arbeit begann 2020; Noshadis Startup-Mittel von UC Riverside und Förderung durch das California Institute for Regenerative Medicine unterstützten die Forschung. Das Team arbeitet an der Skalierung, hat ein verwandtes Papier zu Lebergewebe eingereicht und will vernetzte, organsystemartige Kulturen entwickeln, um Wechselwirkungen zwischen Organen zu untersuchen.
Wichtige potenzielle Anwendungen:
- traumatische Hirnverletzungen
- Schlaganfälle
- neurodegenerative Erkrankungen wie Alzheimer
Schwierige Wörter
- polyethylenglykol — synthetisches Polymer, oft chemisch neutral
- porenbildung — Bildung kleiner Öffnungen in einem Material
- kapillare — sehr dünnes, röhrenförmiges Gefäß oder KanalKapillaren
- verriegeln — etwas fest verschließen oder stabil machenverriegelte
- zirkulation — Bewegung von Flüssigkeit oder Gas im System
- stammzelle — undifferenzierte Zellen, die sich teilen könnenStammzellen
- ausgereift — biologisch reif und funktionell entwickeltausgereifte
- skalierung — Vergrößerung oder Anpassung an größere Größe
Tipp: Fahre über markierte Wörter oder tippe darauf, um kurze Definitionen zu sehen – während du liest oder zuhörst.
Diskussionsfragen
- Wie würde eine Reduktion des Bedarfs an Tiergehirnen die Forschungspraxis verändern? Nenne mögliche Vor- und Nachteile.
- Welche Probleme könnten bei der Skalierung solcher gehirnähnlichen Gewebe auftreten? Begründe kurz.
- Wie könnten vernetzte, organsystemartige Kulturen helfen, Wechselwirkungen zwischen Organen zu untersuchen? Gib ein Beispiel.
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