Molekulare Pathologie

Wiener Forscher entrollen Physik bestimmter Gehirnteile

Organe wie das Gehirn von Menschen und Mäusen haben ganz spezielle Fassonen. Sie werden in der Entwicklung durch physikalische Prozesse, wie Fusionen von Läppchen, die zu Netzwerken langer Röhren und schließlich Lochball-ähnlichen Minigehirnen führen, geformt, berichten Wiener Forscher. Mit bestimmten Wirkstoffen könne man sogar ihre Gestalt verändern. Die Studie wurde im Fachjournal „Nature Physics" veröffentlicht.

red/Agenturen

Ein Team um Elly Tanaka vom Forschungsinstitut für Molekulare Pathologie (IMP) in Wien beobachtete ganz genau, wie sich Gehirn-Organoide aus Stammzellen der Maus entwickeln. Sie dienen als Modell für frühe Stadien der Gehirnentwicklung. „Wir analysierten in dieser Studie die dreidimensionale Morphologie (Gestalt, Anm.) von über hundert Organoiden“, erklärte Tanaka: „Acht davon haben wir im Laufe von zwei Tagen gefilmt.“

„Das Nervengewebe formte kleine Lappen, die zu einem Netzwerk von langen Röhren fusionierten, die sich wiederum zu einer Struktur verbunden haben, welche an einen Lochball erinnert“, so Keisuke Ishihara in einer Aussendung des IMP. Die Forscher identifizierten zwei Fusionstypen: Die „trans-Fusion“, bei der zwei getrennte Lappen verschmelzen, und die „cis-Fusion“, wenn eine Röhre so lang ist, dass ein Ende mit dem anderen zusammengeschweißt wird.

Mittels Methoden der theoretischen Physik konnten die Forscher diese Vorgänge erklären, und sie stellten Formeln auf, um sie zu beschreiben. Durch pharmakologische Eingriffe beeinflussten sie zudem die Entwicklung: So wurden etwa unter dem Einfluss von „Retinsäure“ (die bekanntermaßen einen Einfluss auf das Wachstum und die Entwicklung von Zellen hat) die cis- und trans-Fusionen seltener und die Organoide entwickelten sich nicht zur Lochballform, sondern hatten so viele vorstehende Lappen und Röhrchen, dass sie eher einem Noppenball glichen, so Tanaka.

Studie

 

Eingefärbtes Organoid
Die Zellmembranen der Organoiden (rot) und die flüssigkeitsgefüllten Röhren (grün).
Keisuke Ishihara