
Was sind Gehirnorganoide?
Gehirnorganoide sind aus Stammzellen gezüchtete, dreidimensionale, gewebeähnliche Strukturen, die wichtige Merkmale des sich entwickelnden Gehirns nachahmen. In Gehirnorganoiden finden sich sowohl sämtliche Vorläuferzellen des Gehirns als auch Neurone und Gliazellen. Sie werden genutzt, um Prozesse der Gehirnentwicklung zu untersuchen, Krankheiten zu erforschen und potenzielle Wirkstoffe zur Behandlung neurologischer Störungen zu testen. Wir verwenden Gehirnorganoide, um die Entwicklung und Evolution des Neokortex bei Primaten besser zu verstehen. Dabei ermöglichen sie uns, diese Studien in vitro durchzuführen und so Tierversuche zu reduzieren.

Wie werden Gehirnorganoide hergestellt?
Wir haben ein Gehirnorganoid-Protokoll entwickelt, das es uns ermöglicht, Organoide verschiedener Primatenarten zu kultivieren. So können wir Gehirnorganoide von Mensch, Schimpanse, Rhesusaffe und Weißbüschelaffe herstellen. Der Vorteil dieses einheitlichen Protokolls liegt darin, dass für alle Primatenarten dieselben Komponenten und Schritte verwendet werden können; lediglich die Zeitpunkte bestimmter Protokollschritte variieren je nach Art. Unser Protokoll bei JOVE.

Genetische Veränderung von Gehirnorganoiden
Für unsere Studien müssen wir Gehirnorganoide genetisch verändern, um die Funktion von Genen zu untersuchen. Dazu verändern wir die Stammzellen, aus denen die Gehirnorganoide heranwachsen, indem wir Gene entfernen oder funktionsuntüchtig machen (Knock-out) oder Gene hinzufügen (Knock-in). Da diese stabilen genetischen Veränderungen jedoch sehr zeitintensiv sind, bevorzugen wir eine andere Methode: die Elektroporation. Dabei werden die Organoide direkt verändert, ohne den Umweg über die Stammzellen. Hierbei injizieren wir ringförmige DNA, sogenannte Plasmide, in die flüssigkeitsgefüllten Räume der Gehirnorganoide und applizieren einen leichten Stromschlag. Dadurch nehmen die Zellen des Organoids die Plasmide auf, und die auf dem Plasmid liegenden Gene können aktiviert werden.