Neue Studie zeigt „Mini-Gehirne“, die die Entwicklung von Behandlungen für die Alzheimer-Krankheit beschleunigen könnten

Mit einer innovativen neuen Methode stellt ein Forscher der University of Saskatchewan (USask) Miniatur-Pseudoorgane aus Stammzellen her, um die Alzheimer-Krankheit zu diagnostizieren und zu behandeln.

Als Dr. Tyler Wenzel (Ph.D.) zum ersten Mal auftrat, mit der Idee, ein Miniaturgehirn aus Stammzellen zu erschaffen, hatte er keine Ahnung, wie erfolgreich seine Kreationen sein würden. Jetzt könnte Wenzels „Mini-Gehirn“ die Art und Weise revolutionieren, wie wir Alzheimer und andere Gehirnerkrankungen diagnostizieren und behandeln.

„Nicht einmal in unseren kühnsten Träumen hätten wir geglaubt, dass unsere verrückte Idee funktionieren würde“, sagte er. „Diese [Mini-Gehirne] können als aus Blut erzeugtes Diagnoseinstrument verwendet werden.“

Wenzel, ein Postdoktorand in der Abteilung für Psychiatrie der Medizinischen Fakultät, entwickelte die Idee eines „Mini-Gehirns“ – oder, formeller ausgedrückt, eines einzigartigen zerebralen Organoidmodells – unter der Leitung von Dr. Darrell Musso, Ph.D.

Menschliche Stammzellen können so manipuliert werden, dass sie sich in fast jede andere Zelle im Körper verwandeln. Mithilfe von Stammzellen aus menschlichem Blut gelang es Wenzel, ein etwa drei Millimeter großes künstliches Miniaturorgan zu erschaffen, das optisch an ein Stück Kaugummi erinnert, das man versucht hat, wieder glatt zu streichen.

Diese „Mini-Gehirne“ werden hergestellt, indem aus einer Blutprobe Stammzellen gewonnen und diese dann in funktionierende Gehirnzellen umgewandelt werden. Die Verwendung kleiner synthetischer Organoide für Forschungszwecke ist kein neues Konzept, aber die in Wenzels Labor entwickelten „Mini-Gehirne“ sind einzigartig. Wie in Wenzels Artikel in der Zeitschrift Frontiers of Cellular Neuroscience dargelegt, bestehen die Gehirne aus seinem Labor aus vier verschiedenen Arten von Gehirnzellen, während die meisten Gehirnorganellen nur aus Neuronen bestehen.

Bei Tests spiegeln Wenzels „Mini-Gehirne“ das Gehirn erwachsener Menschen genauer wider und ermöglichen detailliertere Studien neurologischer Erkrankungen bei erwachsenen Patienten, wie etwa Alzheimer.

Und bei diesen „Mini-Gehirnen“, die aus Stammzellen von Menschen mit Alzheimer-Krankheit hergestellt wurden, stellte Wenzel fest, dass das künstliche Organ die Alzheimer-Pathologie aufweist – nur in kleinerem Maßstab.

„Wenn Stammzellen zu jeder Zelle im menschlichen Körper werden können, stellt sich die Frage: ‚Können wir etwas schaffen, das einem ganzen Organ ähnelt?‘“, sagte Wenzel. „Während wir das entwickelten, hatte ich diese verrückte Idee, dass, wenn dies wirklich menschliche Gehirne wären, ein Patient eine Krankheit wie Alzheimer hätte und wir ihm ein ‚Mini-Gehirn‘ züchten würden, dieses kleine Gehirn theoretisch Alzheimer hätte.“.

Wenzel wies darauf hin, dass diese Technologie das Potenzial hat, die medizinische Versorgung von Alzheimer-Patienten zu verändern, insbesondere in ländlichen und abgelegenen Gemeinden. Diese bahnbrechende Forschung hat bereits Unterstützung von der Alzheimer Society of Canada erhalten.

Wenn Wenzel und seine Kollegen eine zuverlässige Methode zur Diagnose und Behandlung neurologischer Erkrankungen wie Alzheimer entwickeln können, bei der nur eine kleine Blutprobe verwendet wird – die relativ lange haltbar ist und per Kurier verschickt werden kann – anstatt dass die Patienten in Krankenhäuser oder Fachkliniken fahren müssen, kann dies die Ressourcen des Gesundheitswesens erheblich einsparen und die Belastung der Patienten verringern.

Theoretisch könnten wir, wenn dieses Tool so funktioniert, wie wir denken, einfach eine Blutprobe von La Loche oder La Ronge an die Universität schicken und Sie auf diese Weise diagnostizieren“, sagte er.

Der erste Proof of Concept für die „Mini-Gehirne“ war äußerst ermutigend – was bedeutet, dass der nächste Schritt für Wenzel darin besteht, die Tests auf einen größeren Patientenpool auszuweiten.

Die Forscher sind auch daran interessiert, den Umfang der „Mini-Gehirne“-Forschung zu erweitern. Wenn sie bestätigen können, dass die „Mini-Gehirne“ andere Gehirnerkrankungen oder neurologische Zustände genau widerspiegeln, könnten sie laut Wenzel verwendet werden, um die Diagnose zu beschleunigen oder die Wirksamkeit von Medikamenten bei Patienten zu testen.

Als Beispiel nannte Wenzel die langen Wartezeiten bei einem Psychiater in Saskatchewan. Wenn „Mini-Gehirne“ verwendet werden könnten, um zu testen, welches Antidepressivum bei einem depressiven Patienten am besten wirkt, könnte dies die Zeit, die man braucht, um einen Arzt aufzusuchen und ein Rezept zu bekommen, erheblich verkürzen.

„Mini-Gehirne“ in einer Petrischale – wenn sie aus Stammzellen von Alzheimer-Patienten hergestellt werden, weisen die Organoide die Alzheimer-Pathologie auf, nur in kleinerem Maßstab. Quelle: USask/David Stobbe.

Wenzel, ein ehemaliger Highschool-Lehrer für Naturwissenschaften, der in die Welt der Forschung und der Wissenschaft wechselte, sagte, es seien die „Grundlagen der Forschung“ – eine Hypothese aufzustellen und ihrer Überprüfung in einem Experiment näher zu kommen –, die ihn an seiner Arbeit reizen.

Der überwältigende Erfolg der ersten „Mini-Gehirne“ war so erstaunlich, dass Wenzel zugab, dass er es immer noch nicht ganz begreifen kann.

„Ich kann es immer noch nicht glauben, aber es ist auch unglaublich motivierend, dass so etwas passiert ist“, sagte Wenzel. „Das gibt mir etwas, von dem ich glaube, dass es die Gesellschaft beeinflussen und einen echten Unterschied machen und Veränderungen bewirken wird … es hat das Potenzial, die medizinische Landschaft zu verändern.“

Die Ergebnisse werden in einem Artikel ausführlich beschrieben, der in der Zeitschrift Frontiers in Cellular Neuroscience veröffentlicht wurde.