Verbindungen im Wachstum

• Was siehst du?
  Ein 30 Tage altes Organoid des menschlichen Mittelhirns, das im Labor aus induzierten pluripotenten Stammzellen gezüchtet wurde. Dieses dreidimensionale Modell ahmt wesentliche Merkmale des sich entwickelnden menschlichen Mittelhirns nach, darunter junge Neuronen und Zellen, aus denen Dopamin produzierende Neuronen entstehen können.
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  Grün: heranwachsende Neuronen
  Rot: Zellen, die für das sich entwickelnde ventrale Mittelhirn charakteristisch sind, die Region, in der Dopamin produzierende Neuronen entstehen

• Wo kommt das vor?
  Organoide des Mittelhirns kommen nicht natürlich vor, aber man findet sie in unseren Laboratorien. Forschende züchten sie im Labor aus menschlichen Stammzellen, um bestimmte Aspekte des menschlichen Mittelhirns nachzubilden und die frühe Entwicklung zu untersuchen.

• Größe
  Dieses Organoid hat einen Durchmesser von etwa 1–2 Millimetern.
  ≈ etwa so groß wie ein Stecknadelkopf

• Was verrät uns diese Aufnahme?
  In nur 30 Tagen können sich Stammzellen zu einer komplexen dreidimensionalen Struktur organisieren, die verschiedene Arten sich entwickelnder Gehirnzellen enthält. Durch die Erforschung der Entstehung dieser Zellen innerhalb des Organoids, können Forschende einige der frühen Schritte beim Aufbau des menschlichen Mittelhirns nachverfolgen. Indem wir herausfinden, an welchen Stellen diese Zellen innerhalb des Organoids auftreten.

• Was ist das Besondere daran?
  Diese Miniaturgewebe können sich selbst organisieren, wobei die Zellen unterschiedliche Identitäten entwickeln und sich zu komplexen dreidimensionalen Strukturen anordnen. Dies ermöglicht es Wissenschaftlern, Aspekte der Entwicklung des menschlichen Gehirns im Labor zu beobachten und zu untersuchen, welche Veränderungen bei der Entstehung neurologischer Erkrankungen auftreten.

• Wie ist diese Aufnahme entstanden?
  Dieses Bild wurde mit einem Konfokalmikroskop aufgenommen, das mithilfe von Laserlicht und Fluoreszenzmarkern die Struktur von Zellen und Geweben in bemerkenswerter Detailgenauigkeit sichtbar macht.

• Aufnahme: Eurac Research / Ingrid Battistella – Neurowissenschaftlerin

• Was wollen die Forschenden herausfinden?
  Forschende untersuchen, wie sich Dopamin produzierende Nervenzellen entwickeln und miteinander kommunizieren und warum diese Zellen bei Erkrankungen wie Parkinson besonders anfällig werden. Organoide könnten Forschenden zudem dabei helfen, neue Behandlungsansätze zu erforschen und in Zukunft Therapien zu entwickeln, die noch besser auf den einzelnen Patienten zugeschnitten sind.

Die Geschichte hinter dem Bild

Vor dreißig Tagen begannen diese Zellen ihre Entwicklung als menschliche Stammzellen. Nun organisieren sie sich zu einem winzigen dreidimensionalen Modell des sich entwickelnden Mittelhirns. Die verschiedenen Zellen können sich spezialisieren, darunter zum Beispiel auch in solche, aus denen dopaminerge Nervenzellen entstehen. Forschende verfolgen diese Entwicklung im Labor und können somit einige der frühesten Schritte der Entwicklung des menschlichen Gehirns hautnah beobachten und untersuchen.